Характеристики швеллеров: пропорции для прочности.

Строительство несущих конструкций требует применения надежных материалов. К ним относятся стальные швеллеры с П-образным сечением. При производстве профилей применяются разные технологии и виды стали. Материал классифицируют по нескольким показателям, их соотношение определяет понятие сортамента швеллеров.

Швеллер: характеристики и достоинства

Швеллер — это металлический профиль с П-образным сечением. Изготавливают его из разных видов стали, в том числе нержавеющей. Характеристики швеллеров включают массу, размер, материал и технологию производства. Прокат швеллеров может быть как холоднокатанным, так и горячекатанным.

П-образные профили обладают конструктивными особенностями.
Большинство швеллеров имеют параллельные грани полок, но некоторые выполнены с наклоном граней относительно друг друга. Высокая жесткость при малом весе – главная особенность П-образных профилей, что обуславливает их широкое применение в строительстве конструкций с большой нагрузкой.

Благодаря основному свойству швеллеры обладают рядом достоинств, к которым относятся:

• высокая степень прочности;
• Высокая прочность при изгибе.
• Способность выдерживать нагрузки разных типов, например, сжатия или растяжения.
• Сопротивление ударам, способным нанести механические повреждения строению.

Швеллеры из высокопрочной стали, изготовленные по стандарту ГОСТа, практически не имеют недостатков, которые могли бы привести к повреждениям различной природы.

Сферы применения металлических швеллеров

Все перечисленные достоинства подразумевают широкое применение в различных отраслях производства и строительства, включая автомобилестроение. Швеллер является необходимым элементом при изготовлении грузовых автомобилей. Швеллеры выполняют функцию усиления несущих конструкций.

В масштабном строительстве эти изделия незаменимы в качестве поперечных опор и перекрытий этажей. Профиль с П-образным сечением служит главным материалом при строительстве каркасных сооружений, монтаже пандусов. Стальные швеллерообразные балки выдерживают высокую поперечную или осевую нагрузку и способны усилить прочность перекрытия в несколько раз по сравнению с деревянным материалом.

Полезный совет! Для верного выбора материала необходима его совместимость со стандартами, изложенными в таблицах швеллеров.

Помимо машиностроения и возведения каркасов швеллеры применяют дополнительно в других отраслях транспортного производства, например, в крано- и вагоностроении. В этих сферах они выполняют функции рам и каркасов. Также их можно использовать при армировании железобетонных конструкций.

Классификация швеллеров по конструктивным и технологическим признакам.

Швеллеры производят из стали с высоким содержанием углерода, как горячекатной, так и холоднокатной, а также из качественной углеродистой, нержавеющей или низколегированной стали.

Классификация швеллеров строится на способе их изготовления. По этому признаку продукция делится на несколько видов.

• сделанную из горячекатаной стали;
• стальную специальную;
• Изготовленная методом гибки стальная с одинаковой толщиной.
• стальную гнутую с неравными полочками.

Швеллеры классифицируют по назначению.

• Стандартный профиль, пригодный для множества применений, отвечает нормам ГОСТ 8240-89.
• В машиностроении используют специальный швеллер, стандарты которого прописаны в ГОСТ 19425-74.
• Профиль, применяемый в железнодорожном транспорте, стандартизирован по ГОСТ 5267.1-90.

Стальная горячекатаная профильная продукция по стандарту ГОСТ 535-88 делится на виды.

1. Швеллеры с наклонными гранями полок. Различают их по размеру от пяти до сорока миллиметров.
2. Швеллер с параллельными гранями полок называют также П-образным. Обозначение его — 5П, 16а П и так далее до 40П. Например: швеллер 18П.

Швеллеры выпускают двух видов по размеру: мерной и немерной длины. Мерный прокат имеет длину 11,7 или 12 метров. Немерная продукция производится от 3 метров и выше. Максимальная длина любого швеллера составляет 12 метров. Из-за этого в таблице сортамента часто не указывают длину материала.

Классификация гнутых швеллеров по стандартам ГОСТ.

Гнутые швеллеры из стали разделяют на группы по следующим критериям:

• равнополочный;
• неравнополочный.

Равнополочные гнутые профили, изготовленные на трубных станах по ГОСТ 8278-93, производятся из рулонной стали обычного качества и углеродистой конструкционной стали. Высота полок в этом виде швеллера варьируется от 50 до 400 мм, а ширина — от 32 до 115 мм.

Неравнополочные швеллеры изготавливают на профилегибочных станках. В качестве сырья используют холоднокатаную и горячекатаную сталь обычного или высокого качества по ГОСТ 8281-80, представленную в рулонной форме. Классификация осуществляется по номерам, указывающим расстояние (в миллиметрах) между полками. Длины разновидностей аналогичны таковым у равнополочных швеллеров.

Точность изготовления гнутого профиля соотносится с обозначениями для швеллеров.

• А – высокая точность;
• Б – повышенная точность;
• В – обычная точность.

Полезный совет! Точность прокатки определяет качество гнутого швеллера, как неравнополочного, так и равнополочного. Маркировки А и Б свидетельствуют о высоком качестве.

Гнутые швеллеры различают по форме. Обозначение швеллера буквой «У» означает наличие уклона внутренних граней полочек. Маркировка «П» свидетельствует о параллельности граней, «Л» – о легкой серии профилей с параллельными гранями полочек. Буква «С» обозначает специальный швеллер.

Сортамент швеллеров и их соответствие ГОСТу.

Различные параметры определяют сортамент швеллеров.

• уклон внутренних граней;
• толщина стенок и полок;
• радиус закругления внутри швеллера;
• ширина;
• площадь поперечного сечения;
• масса швеллера и погонного метра.
• Вид стали, определяющий основные физико-механические характеристики (твёрдость, прочность и сопротивление коррозии).

Огромное разнообразие этих профилей спровоцировало создание множества ГОСТов и технических правил. Высокое качество швеллеров напрямую зависит от их соблюдения данных нормативов.

Среди стандартов, утвержденных Госстандартом, следует выделить:

1. Швеллеры, изготовленные из стали способом горячей прокатки, удовлетворяют требованиям ГОСТ 8240-97.
2. Согласно стандарту ГОСТ 19425-74, изготавливаются двутавровые балки и спецшвеллеры.
3. Стандарт ГОСТ 8278-83 устанавливает требования к гнутым швеллерам, включая равнополочные профили.
4. ГОСТ 8281-80 устанавливает требования к изогнутым изделиям с неровными ступенями.
5. Стандарт 5422-73. Швеллеры из горячекатаной стали, предназначенные для тракторов.
6. Стандарт 5267.0-90. Горячекатаный П-образный металлопрокат для вагоностроения.
7. Профили из стали, изготовленные методом горячей прокатки с откинутым бортом для вагонеток по ГОСТ 21026-75.

Согласно разным ГОСТам для швеллера производят разные виды металлопроката. Например, горячекатаный профиль с уклоном граней полок от 4 до 10% делают по ГОСТ 8240-97. Для его маркировки используют букву «У» и число, показывающее расстояние от полки до полки. По этому же стандарту изготавливают швеллер с параллельными гранями.

Соответствие буквенных и цифровых данных у маркировки швеллеров.

Чтобы отличить виды и подвиды швеллеров, применяют не только обозначения ГОСТа, но и маркировку металлопроката буквами и цифрами.

Профили, изготовленные по ГОСТ 8240-97, имеют числовые и буквенные обозначения. Первая цифра в шифре указывает на основную характеристику — размер швеллера, измеряемый расстояние между полками.

Полезный совет! Изделия подбирают, принимая во внимание ожидаемые нагрузки конструкции, место применения и цели использования материала.

Буква в маркировке обозначает тип продукции П-образного сечения, указывая на особенности конструкции и положения граней. Расшифровка букв приведена ниже.

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

Чтобы выяснить оставшиеся параметры металлопроката определённой марки, следует использовать таблицу с данными по ГОСТ швеллеру, размерам и другим характеристикам.

В таблицах для компактно отображаемой информации применяют особые сокращения.

• Буква «h» обозначает высоту ограждений из металлического проката (главное значение).
• b – обозначает ширину полочек;
• S указывает на толщину главной стенки, а не на площадь.
• Буква R обозначает радиус скругления кромки полки.
• t – обозначает толщину полочек;
• Параметр r задаёт общую радиусу изогнутости полок.

Стальные швеллеры горячего проката. Сортамент — ГОСТ 8240 97: описание документа.

Горячекатаный швеллер отличается от гнутого методом изготовления: его производят горячим прокатом. Изготовление ведется согласно нескольким ГОСТам, соответствующим запросам отдельных отраслей. Сортамент швеллеров по ГОСТ 8240 97 утвердили Госстандартом в 1997 году, и большинство постсоветских стран его одобрили. 5 апреля 2001 года постановлением Госкомитета РФ по стандартизации и метрологии документ вступил в действие на территории России.

С начала 2002 года в России действовал Госстандарт с некоторыми изменениями, заменив собой ГОСТ 8240 89 «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент». Документ определяет все качественные характеристики металлических стройматериалов, произведенных методом горячей прокатки.

Действующий стандарт определяет сферу использования изделий, утверждает сортамент стальных горячекатаных швеллеров высотой от 5 до 40 см и шириной полочек от 32 до 115 мм. ГОСТ содержит различные характеристики форм и размеров, разделяя изделия на несколько серий.

• с уклоном граней внутри;
• с гранями полок, расположенными параллельно;
• экономичные модели с параллельными гранями;
• Изделия с полками, грани которых располагаются параллельно.

Для каждой серии металлопроката, определяемой размерами и характеристиками стали, существует подробная таблица сортов швеллеров по ГОСТ 8240-97. Всего в документе семь таблиц, позволяющих подобрать оптимальный материал для возведения сооружений.

Швеллеры 10П, 12П и 10У, соответствующие ГОСТ 8240‒97

В перечне продукции, соответствующей ГОСТ 8240-97, наибольшим спросом пользуются швеллеры размером 10 и 12 сантиметров. Производство осуществляется методом горячей прокатки. Количество прокаток зависит от первоначальных размеров заготовки и точности изделия. Заготовку нагревают до 1250 °C.

Полезный совет! Размеры швеллеров в ГОСТах даны в миллиметрах, поэтому вместо «швеллер 120» следует использовать маркировку «12П» или «12У».

Швеллер 10П имеет следующие характеристики:

• вес погонного метра равен 8,59 кг;
• в 1 тонне помещается 116,4 м швеллера;
• Профиль имеет высоту, равную его основному размеру – 100 миллиметров.
• ширина швеллера – 46 мм;
• стенки профиля имеют толщину 4,5 мм;
• толщина полок швеллера достигает 7 мм.

Швеллер 10У, подобно 10П, имеет высоту 100 мм, вес погонного метра 8,59 кг, ширину 46 мм и толщину 4,5 мм. В одной тонне материала — 116,4 м. Отличия связаны с характеристиками закругленных полок: радиус округлой стороны полочки равен 7 мм, а радиус закругленности полок не более 3 мм.

Ввиду разницы в габаритах, а именно в высоту металлопроката, у швеллера 12П параметры отличаются значительно.

• вес погонного метра равен 10,40 кг;
• в 1 тонне помещается 96,15 м швеллера;
• высота изделия – 120 мм;
• ширина швеллера – 52 мм;
• стенки профиля имеют толщину 4,8 мм;
• Максимальная толщина полки швеллера равна 7,8 мм.

Виды швеллеров: двутавр и прочие конфигурации стального профиля.

В рамках изучения сортового металлопроката важно упомянуть о разновидности, называемой швеллером двутавром. Форма изделия не соответствует классическому образцу П-образной конструкции, так как представляет собой профиль, напоминающий двутавровую балку. По сечению изделие схоже с буквой «Н». Фотография швеллера двутавра наглядно демонстрирует его отличие от привычного профиля.

Данные изделия востребованы в строительстве благодаря возможности снизить вес и нагрузку на конструкции. Н-образные балки также отличаются высокой прочностью. Производство двутавров, аналогично швеллерам, осуществляется горячей прокаткой или сваркой. Гибка в данном случае не применима. Сварочные работы применяются при изготовлении крупных деталей или с учётом индивидуальных требований стройки.

Производство стальных балок ведется с применением низколегированной (С255) или углеродистой стали С345 (09Г2С). Изготовление осуществляется путем горячего либо холодного проката, сварка – специальным оборудованием. Проверку прочности продукции выполняют ультразвуком.

Производство н-образных балок для металлопроката выполняется по стандарту Госстандарта. Стандарт различает типы балок: горячекатаные и специальные. Горячекатаные представляют собой двутавры с наклонными гранями полок, регулируемыми ГОСТ 8239, где задан угол наклона от 6 до 12%.

Второй вид швеллеров имеет параллельные грани полок и изготавливается по ГОСТ 26020. Высота изделий находится в диапазоне от 100 до 1000 мм, а ширина полок варьируется от 55 до 400 мм. Эти н-образные балки делятся на нормальные, колонные и изделия с широкими полками.

При выборе материала для постройки нужно обращать внимание на распространенные размеры. сортамент металлопрокатной продукцииБлагодаря расчетам, предусмотренным Госстандартом, проектирование упрощается, позволяя определить нужное количество швеллеров, вычислить допустимую нагрузку и сократить расходы на излишние материалы.