Швеллер: размеры изделий или как выбрать подходящий профиль

2 Сферы применения элемента и советы по его выбору

Горячекатный стальной швеллер используют для производства средних и крупных металлоконструкций, которые нужны для возведения торговых и жилых помещений, павильонов, навесов, мостов, эстакад. Кроме того, стальной прокат применяется для строительства несущих конструкций, наряду с металлическими балками различного типа. За счет высокой стойкости к осевым и вертикальным нагрузкам швеллеры также используются для армирования бетонных стен и перекрытий при строительстве жилых домов и производственных комплексов. Как правило, швеллер того или иного типа выбирается для конкретного проекта.

Горячекатаный стальной швеллер

Экономичный стальной прокат – номер П6Э, изготовленный по ГОСТ 8278-90(3), не следует применять при возведении несущих конструкций или в металлоконструкциях с высокой степенью нагрузки. Такой прокат обладает малой толщиной, и высок риск деформации всей конструкции. Для несущих конструкций используется швеллер стальной утяжеленный (наличие в маркировке буквы «А»), вес которого выбирается в зависимости от массы всей металлоконструкции или будущего сооружения. Таким образом, специальные горячекатаные или гнутые неравнополочные швеллеры подразделяются на два типа при специальном производстве:

• высокой прочности (A);
• стандартной прочности (B).

Для примера стоит привести характеристики одного и того же стального проката П18 с длиной 180 мм и высотой 70 мм. При специальном производстве швеллера подобного типа и маркировки для автомобильной промышленности или вагоностроения толщина изделия будет равна 9 мм, при том, что толщина швеллера, который предназначен для использования в строительстве, будет равна 5,1 мм. Соответственно, у изделий будет существенно отличаться вес. Однако в процессе строительства можно использовать швеллеры или двутавр абсолютно любого типа, в зависимости от проекта и сложности конечной конструкции.

Таблицы размеров швеллеров в соответствии с ГОСТом

Швеллер стальной – это довольно популярное изделие металлопроката, производимое из разных сортов стали. Сам термин имеет немецкое происхождение. Основной отличительной чертой профиля является П-образная форма изделия в поперечном сечении.

Для изготовления швеллеров используется спецоборудование. По способу производства различаются горячекатаные либо гнутые профили. По форме граней полок они могут быть параллельными или иметь определенный уклон внутри. В основе классификации также лежит числовое значение в виде номера возле соответствующей маркировки. Цифры указывают на размер, который определяется расстоянием между гранями полок снаружи.

Изготовление швеллеров, как и другой металлопрокатной продукции, регламентируется cоответствующим ГОСТом, где четко прописаны основные требования к тому или иному типу профиля. Все данные наглядно приведены в таблицах. Например, нормативный документ «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент» (ГОСТ 8240 97) содержит 7 таких развернутых таблиц.

Воспользовавшись соответствующими табличным данными, можно определить качество изделия, соотнеся его реальные размеры с описанными в ГОСТе. В идеале показатели должны полностью совпадать, хотя иногда металлопродукция изготавливается под заказ. Индивидуальные профили выпускаются небольшими партиями – под конкретный проект. Цены швеллеров под заказ отличаются от стоимости продукции серийного производства.

Стандартная высота швеллеров колеблется от 50 до 400 мм, ширина полочек – от 32 до 115 мм. Допустимая погрешность (по сравнению с указанными нормативными размерами) может составлять максимум 3 мм. Мерная длина швеллеров соответствует показателю от 4 до 13 м.

Вес швеллеров, их маркировка и условные обозначения

Для обозначения разных типов швеллеров используют специальную маркировку. Буква обозначает тип профиля, характеризуя особенности строения и расположения граней:

• «П» – указывает на параллельность;
• «У» – обозначает наличие уклона на гранях;
• «Э» – свидетельствует об экономичности;
• «Л» – подразумевает лёгкость;
• «С» – говорит о специальном назначении профиля.

Полезный совет! Числовой показатель возле буквы указывает на размер изделия, он соответствует высоте, приведенной в таблице ГОСТа. Следует учесть, что обычно швеллеры маркируются числовыми значениями в сантиметрах, а их высота в таблице указана в миллиметрах. Наглядно это выглядит таким образом: швеллер 8, вес швеллера 12 или размеры швеллера 16П.

Горячекатаный швеллер

Одной из разновидностей стального является горячекатаный швеллер, сечение которого также П-образной формы. Его изготовляют в виде двух полок, которые друг к другу расположены параллельно, и одной соединяющей стенки. Такой швеллер делится на 3 разновидности:

• с кратной немерной длиной;
• с кратной мерной длиной;
• с мерной длиной.

Что касается размеров швеллера, то они могут быть и нестандартными, поскольку все зависит от пожеланий и требований заказчика. Внутренние грани должны иметь уклон не более 10 %. Горячекатаный швеллер – это универсальный материал для легкой и тяжелой отраслей промышленности.

4 Отличия в технических характеристиках швеллеров разных серий

Если судить по вышеприведенным размерам и другим характеристикам, то профили №40 разных серий совсем или почти ничем не отличаются. Особенно если сравнить швеллер 40П и 40У. У профилей других номеров типоразмеров разница между сериями более очевидна, как, например, у швеллеров №24 или упоминавшихся выше №16.

Чтобы убедиться в том, что металлургическая промышленность не занимается «клонированием» одних и тех же изделий с разной серийной маркировкой, надо ознакомиться и с другими техническими характеристиками швеллеров, представленными в ГОСТ 8240. Речь идет о параметрах, которые упоминались выше и используются при выполнении инженерно-конструкторских расчетов. Все характеристики сравнивать не будем, только две самые важные: моменты сопротивления W_x и W_y. Что это за параметры более подробно описано в сравнениях двутавра и швеллера, а коротко можно сказать – от них как раз и зависит прочность профиля.

Сравнение двутавра и швеллера

Итак, изделие №40У: W_x – 761 см3, W_y – 73,4 см3. Швеллер 40П: W_x – 763 см3, W_y – 89,9 см3. Профиль №40Э: W_x – 765,4 см3, W_y – 91,8 см3.

3 Технические требования к изготовлению – все о марках стали и качестве

Если, помимо характеристик, представленных в стандарте 8240, необходимо выяснить другие параметры и свойства швеллера № 10, то следует обратиться к другим ГОСТам, которые являются нормативными документами по техническим условиям к изготовлению этого вида проката, а также ряда иной металлопродукции. В этих стандартах указаны марки стали, физико-механические (прочностные) и другие характеристики, включая требования к качеству готовых изделий. Причем все эти требования одинаковы для всех серий горячекатаного изделия швеллер 10.

Технические требования к изготовлению швеллеров

На прокат стандарта 8240 в общей сложности распространяется не один, а семь ГОСТов технических условий. То есть по 1-му на определенные достаточно широкие области применения и способы использования швеллера. И, соответственно, в каждом из этих ГОСТов все вышеуказанные характеристики (стали, прочность) определенные, и отличаются от установленных в других шести стандартах технических условий. Впрочем, это сразу станет понятно после ознакомления со списком этих ГОСТов:

Преимущества

Экономическая выгода эксплуатации в том, что швеллер вес которого небольшой имеет высокую прочность осевого давления и на изгиб. Это позволяет изготавливать облегченные металлоконструкции. Материал хорошо поддается механической обработке и легко сваривается при монтаже. Изделие отличается простотой в монтаже и при транспортировке.

Применение профиля увеличивает срок службы конструкции из-за износостойкости материала. Удобен при проведении монтажных работ на высоте, так как из-за небольшой массы можно подавать наверх большие партии изделия. Благодаря точности размеров швеллер применять сразу без рихтовки и предварительной подгонки.

Во время производства швеллер подвергается термическому воздействию. Во время этого в кристаллической решетке металла происходит рекристаллизация, затем отжиг, который снижает внутреннее напряжение, нормализация и др. Отжиг увеличивает пластичность и вязкость и снижает твердость и прочность, а это улучшает податливость изделия механической обработке.

Профиль благодаря форме сечения имеет хорошую прочность и жесткость поэтому выдерживает большие нагрузки в течение длительного времени сохраняя свои свойства. Он противостоит воздействию влаги, устойчив к механическим повреждениям и не подвержен деформации так как в материале нет слабых мест подверженных разрушению.

Размеры и характеристики швеллера 18П

• Вес 1 метра – 16.3 кг, 17.4 кг (18аП)
• Высота швеллера – 180 мм
• Ширина полки – 70 мм, 74 мм (18аП)
• Толщина полки – 8.7 мм, 9.3 мм (18аП)
• Толщина стенки – 5 мм
• Толщина угла – 9 мм (радиус закругления)
• Площадь поперечного сечения – 20.7 см2, 22.2 см2 (18аП)
• Погонных метров в тонне – 61

По точности различают на высокую, повышенную и обычную.

• Обозначаются буквами
  • А (высокая)
  • Б (повышенная)
  • В (обычная)

Например: 5аП, 18бП, 12аУ

По прочности градация на обычную и повышенную.

Допустимые отклонения размеров (по ГОСТ 8240-97)

• Высота +- 2 мм
• Ширина полки +- 2 мм
• Толщина полки -0,5 мм
• Толщина стенки +- 0,5 мм
• Прогиб стенки швеллера не более 1 мм. Стенка, это которая “h” на схеме выше. Она должна быть прямой, не выпирать влево или вправо в оговоренном пределе.
• Кривизна не более 0.2% длины швеллера.
• Перекос полок – заваливание их во внутрь или во вне, для разных точностей (a,б,в):
  • 0,9 мм
  • 1 мм
  • 1,2 мм

Отклонения у швеллера “П” по толщине стенки и радиусу закругления не контролируют. А плюсовые отклонения по толщине полки контролируются предельным весом швеллера. Отклонения по массе не должны превышать +-4% для партии и +-6% для единицы.

Масса погонного метра вычислена с помощью площади сечения и плотности стали 7,85 г/см3 или 7850 кг в кубическом метре.

Отклонения размеров длины

Длина швеллера 18П в пределах 2 – 12 метров. Но при соглашении с производителем, изготавливаются и свыше 12 м. Отклонения по длине для швеллера от 2 до 8 метров – +- 40 мм. При длине свыше 8 метров не более 100 мм.

Материал изготовления

• У производителей часто встречаются изготовленные из сталей:
  • 09Г2С
  • 09Г2С-15
  • 09Г2С-14
  • Ст3
  • С255
  • С355-1
  • С345
  • 3пс
  • 3сп/пс5

Площадь швеллера

Для различных аспектов, например расход краски, требуется знать какова площадь изделия. Задача не тривиальная, поскольку форма не простая для точного расчёта. Для целей ответа была проделана работа.

В 1 погонном метре швеллера 18П – 0,644 квадратных метра (м2)

• Для удобства подсчитано количество м2 в единице изделия разной длины
  • В 2 метрах – 1,288
  • В 3 метрах – 1,932
  • В 6 метрах – 3,864
  • В 9 метрах – 5,796
  • В 12 метрах – 7,728

Сколько м2 в тонне

• В 1 тонне швеллера 18П – 39.3 квадратных метра
• Пояснение:
  • Сначала узнаем сколько метров в тонне. Для этого тонну делим на 16.3 (вес 1 метра 18П) и получаем число 61. Ровно столько метров швеллера 18П в одной тонне.
  • Зная что 1 метр имеет площадь 0,644 м2, мы умножаем на количество метров и получаем 39,3 м2 в тонне.

Расход краски

• Очень варьируется в зависимости от цвет, инструмента нанесения и вида краски.
• Примерная разница расхода краски на 1м2:
  • Водная – 155 гр
  • Эмаль – 135 гр
  • Чёрный цвет – 70 гр
  • Белый цвет – до 125 гр

Общие нормы покраски металла, обычно колеблется в рамках 100-150 гр на м2. Экономичнее краскопультом. Укрывистость чёрной краски выше, ведь чтоб добиться покрытия железа белым, нужно больше применить краски, иначе не будет покрашено в хороший белый цвет.

Ориентировочные средние цены

Тонна стоит – от 34 до 67 тысСтоимость 1 метра швеллера – 550 – 1090 рублей

Но это в теории, получено путём расчета метража в тонне. Вычисляется так: В тонне швеллера 18П – 61 метра, поделим стоимость тонны на 61, мы получим вышеуказанные суммы за 1 погонный метр. Однако, по какой цене будет продан в розницу, может сказать только сам розничный продавец.

При исследовании было выявлено, что цены едины вне зависимости от метража или металла. Пик цен наблюдался в мае 2018, тогда средняя была 58 тыс. Наименьшая за недавнее прошлое была в начале 2016, тогда средняя цена показала 30 тыс за тонну. Какая либо сезонность в стоимости не прослеживается. Порой существенно цена меняется в зависимости от длины.

Можно добавить, что понижение цен в 2019-2021 может происходить в связи с риском рецессии в экономике. Которая влечёт снижение спроса, сжатие экономики и соответственно падение цен.

В среднем, расценка на швеллер из стали 09Г2С-12 выше. Не всегда но зачастую на 10-15%, нежели на швеллер из прочих сталей. Цена обычно ниже на 10-15% на популярные швеллеры из сталей Ст3, 3сп/пс5.

Стандарт ГОСТ

Можно встретить изготавливаемые по ГОСТ 82783, 27772-83. Хотя в массе своей почти всегда изготавливаются по 8240 различных годов (8240-89, 8240-97)

ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности.

Характеристики зарубежных аналогов

Аналоги часто не отличается. Объект представляет из себя понятное изделие которое изготавливается много лет и довольно хорошо изучено, стандартизировано. Дело остаётся за соблюдением технологий и контролем процессов. Что упирается больше в добросовестность производителя.

Маркировка и виды

По способу производства швеллеры можно разделить на две большие группы:

• Горячекатаные (производится с помощью технологии горячего катания, изготавливаются по ГОСТу 19425-74).
• Гнутый (производится с помощью технологии холодного катания).

Эти два вида швеллеров имеют различные эксплуатационные характеристики и сферу использования. Визуально отличить один вид от другого можно с помощью различий их углов. У гнутого швеллера они закруглены.

Кроме такого, все швеллеры делятся по размерам, регламентируемых нормативными документами. При этом существует три категории точности их изготовления:

• «А» — высокоточная.
• «Б» — повышенная.
• «В» — обычная.

Швеллеры могут иметь различный размер. Выбор этого изделия для той или иной конструкции определяется его расстоянием от одной полки до другой. По ГОСТу оно может быть 32–115 мм. Это расстояние обозначается в номенклатурных документах цифрой. Которая стоит сразу после обозначения элемента. И также разделяются эти изделия по длине. Она обычно варьируется в диапазон 4–12 метров. Высота полок швеллера может быть от 5 до 40 см.

В зависимости от прокатки горячекатаные швеллеры делятся на серии:

• «П» — полки располагаются параллельно друг другу.
• «У» — полки с уклоном.
• «Л» — полки располагаются параллельно, но изделие относится к легкой серии.
• «С» — специальная разновидность этого изделия.

Самыми популярными видами изделий такого типа являются:

• Тип 10. Имеющее широкую сферу применение изделие, которое отличается высокими механическими качествами и характеристиками. Используется в строительстве крупных промышленных объектов.
• Тип 14. Самый популярный тип швеллера, используемого в строительстве. Используется там, где нужно совершить тяжелое армирование несущих элементов зданий и конструкций. Обладает высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной точностью.
• Тип 16. Используется в строительстве промышленных объектов. Обладает высокой прочностью и способен справиться с серьезными нагрузками.
• Тип 20. Используется в сложных конструкциях. Там, где необходимы высокая прочность и надежность изделия. Усиливает опоры мостов и используется для усиления перекрытий в многоэтажных домах.

Преимущества горячекатаного швеллера

Главным преимуществом этого изделия является его форма. Благодаря ей он и используется там, где нужны высокие показатели жесткости. Преимущества этого вида металлопроката:

• Возможность выдержать большие силовые нагрузки.
• Устойчивость к деформации.
• Устойчивость к механическим повреждениям.

Но это металлическое изделие имеет еще одно преимущество – швеллер устойчив к коррозии.

Преимущества гнутого швеллера

Производства этого вида металлопроката происходит на специальном профилегибочном станке. Парные прессующие валы с двух сторон действуют на заготовку из листового металла, придавая ей П-образную форму. С помощью современного оборудования этот процесс происходит в автоматическом режиме и имеет целый ряд преимуществ: скорость, возможность создания профиля любой формы и т. п.

В отличие от горячекатаного швеллера его гнутая разновидность обладает низким весом. Что позволяет использовать такой вид швеллера в облегченных металлоконструкциях. Низкая масса этого изделия сокращает время на его монтаж и уменьшает трудоемкость этого процесса.

Гнутый профиль используется:

• В строительстве зданий.
• При реконструкции построек.
• Вовремя проведения капитального ремонта.

Облегченные версии гнутого профиля можно использовать для сборки каркаса теплиц и возведения временных сооружений. Сферой использования этого изделия является не только строительство, но и вагоностроение, станкостроение, судостроение, автомобилестроение и т. п. С его помощью можно изготовить изделия, обладающие высоким сопротивлением нагрузкам, но обладающих небольшим весом.

3 Изготовление

Производство гнутого швеллера, как уже говорилось, происходит на специальном профилегибочном станке. Весь процесс заключается в том, чтобы специальный плоский стальной лист благодаря растущему давлению парных прессующих валов преобразился в готовый гнутый профиль требуемой формы. Такой способ изготовления имеет целый ряд преимуществ относительно других, поскольку плавный и непрерывный цикл производства исключает этапы отделочных и субмонтажных процессов.

Для производства могут использоваться самые разнообразные типы стали:

• горячекатаная рулонная;
• холоднокатаная рулонная;
• конструкционная;
• низколегированная;
• углеродистая.

Изготовление гнутого профиля происходит в полном соответствии со всеми существующими нормами.

ГОСТ на гнутый швеллер:

• равнополочный – 8278-83;
• неравнополочный – 8281-80.

1 Особенности и виды горячекатаных изделий с профилем № 10

Как указано выше, швеллер 10 производят по ГОСТ 8240. Весь прокат этого стандарта (то есть всех типоразмеров) отличается от любых других изделий швеллерного сечения. Все различия, в том числе по способу изготовления, относительно подробно изложены в первой главе статьи о швеллере № 16. В этом же материале также дано описание внешних и прочих особенностей рассматриваемого швеллерного проката № 10.

Швеллер стальной горячекатаный

И согласно ГОСТ 8240 рассматриваемый швеллер 10 – это все изделия данного стандарта, изготовляемые с высотой профиля (стенки) 100 мм. В общей сложности производится 3 вида (серии) швеллерного проката № 10, деление на которые произведено по геометрическим размерам и форме сечения профиля в поперечнике:

• У – продукция, внутренние грани полок которой имеют уклон;
• П – продукция, грани полок которой параллельны;
• Э – так называемые экономичные швеллеры, грани полок которых параллельны.

Соответственно и обозначаются эти серии изделий: швеллер 10У, 10П и 10Э.

3 Неравно- и равнополочный гнутый швеллер – характеристики

Существует несколько типов этих изделий. Так, например, в строительстве для изготовления разных видов перегородок и каркасов незаменимым будет равнополочный швеллер, сортамент которого имеет довольно широкий ряд типоразмеров. Его длина начинается от 3 м и достигает 11,8 метра, но по индивидуальному требованию заказчика разрешается изготавливать и двенадцатиметровые швеллера. Высота же конструкции составляет от 25 до 310 мм для полуспокойной и углеродистой кипящей стали. Если же он сделан из низколегированной либо углеродистой спокойной стали, то она может достигать 410 мм. Его производство осуществляется на специальных трубных станах.

Из названия видно, что эта конструкция имеет одинаковую ширину полок. К достоинствам можно отнести небольшой удельный вес, поэтому такой швеллер целесообразно использовать в строительстве. Так, например, с его помощью армируют бетон. А из-за его относительно небольшого веса значительно снижается нагрузка на фундамент, поэтому на последнем можно немного и сэкономить. Кроме того, его применяют и в других отраслях народного хозяйства, таких как изготовление мостов, производство вагонов, колонн, кровли, а также в автомобильной промышленности.

Стальные неравнополочные гнутые швеллеры производят на профилегибочном оборудовании и, соответственно, они имеют разную высоту полок. Если у предыдущего вида швеллеров радиус закругления был одинаков, то в этом случае он может отличаться, и поэтому данные величины обычно обозначаются как R и R₁. Их длина варьируется от 4 до 11,8 метра. А в качестве материала выступает горячекатаная, низколегированная, очень прочная холоднокатаная рулонная и углеродистая стали. Эти изделия делятся по номерам, которые соответствуют точному расстоянию между полками, выраженному в миллиметрах.

Гнутые швеллера, равнополочные или нет, имеют три класса точности. Буква «А» означает, что изделие имеет наивысшее качество, «Б» – категория повышенной точности, и обычному уровню соответствует буква «В».

Таблица веса и размеров швеллеров

В таблицах используются следующие обозначения: h — высота швеллера, b – ширина полки, s – толщина стенки, t – толщина полки.

Швеллер представляет собой конструктивный элемент, сделанный из металла, у которого поперечный разрез образует букву «П». Он имеет стенки с полочкой. В разрезе стенка представляет собой перемычку, а полки выступают стенками. Производство выполняется по стандартизированным размерам. Таким образом высота изделия определяется высотой стенок. Рассчитать вес швеллера можно на нашем калькуляторе. Ниже представлены таблицы ГОСТ для подбора нужных значений.

Изделие производят из стального проката. При изготовлении используется метод горячей прокатки. Для этого применяются сортовые станки. Внутренние грани полочек сделаны с небольшим уклоном или выполнены параллельно друг другу. Отметим, что номер швеллера указывает высоту изделия.

Швеллеры используются везде, где требуется проведение строительных работ. Также они применяются в автомобильной отрасли. Однако, там используются специальные типы швеллеров. Часто его могут использовать для армирования ж/б конструкций или как самостоятельный материал, позволяющий делать каркасы, перекрытия и пандусы.