Возведение несущих конструкций предполагает использование надежных материалов. Именно к этому перечню принадлежат стальные швеллеры, имеющие П-образную форму. В изготовлении профилей применяют различные технологии и используют разные виды стали. Классифицируют материал по нескольким характеристикам, а их соотношение определяет такое понятие, как сортамент швеллеров. Этой теме посвящена данная статья.
Швеллеры наиболее широко применяются в строительстве, производстве и автомобилестроении
Что такое швеллер: особенности и преимущества изделия
Швеллер – это металлопрокатный профиль с П-образным поперечным сечением. Производят его из нескольких видов стали, включая нержавейку. Именно поэтому характеристики сортамента швеллеров включают не только массу, размер, но и материал, а также технологию производства. Их изготавливают холоднокатаным или горячекатаным способом.
Гарантией качества швеллера служит его соответствие подходящему ГОСТу
П-образные профили имеют конструктивные особенности. Большинство видов швеллеров с параллельными гранями полок, но существуют и такие, где грани не имеют параллельного расположения по отношению друг к другу, а выполнены с определенным наклоном. Главная особенность сортамента П-образных профилей заключается в высокой жесткости при небольшом весе, что обуславливает широкое применение материала в строительстве конструкций с высокой нагрузкой.
Благодаря главному качеству швеллеры имеют ряд преимуществ, среди которых:
- высокая степень прочности;
- отличная устойчивость к нагрузкам, действующим на изгиб;
- возможность противостоять нагрузкам разного направления, таких как сжатие или разрыв;
- противостояние ударным нагрузкам, которые могут привести к повреждениям готового сооружения механического характера.
У качественных швеллеров из высокопрочной стали, произведенных согласно требованиям ГОСТа, фактически отсутствуют слабые стороны, способные спровоцировать разрушения разного вида и характера.
Швеллер выполненный согласно всем стандартам отличается высокой прочностью и надежностью
Сферы применения металлических швеллеров
Все перечисленные преимущества предполагают их широкое использование в разных сферах производства и строительства, в том числе и в автомобилестроении. Это необходимый компонент в изготовлении грузовых автомобилей. Именно швеллеры играют усиливающую роль у несущих конструкций.
В масштабном строительстве эти изделия незаменимы в качестве поперечных опор и перекрытий между этажами. Также профиль с п-образным сечением используется как главный материал в строительстве каркасных сооружений, монтаже пандусов. Именно стальные швеллерообразные балки выдерживают высокую поперечную или осевую нагрузку и способны в несколько раз, если сравнивать с материалом из дерева, усилить прочность перекрытия. Это особенно актуально в строительстве перекрытий с большими пролетами.
Полезный совет! Главное условие правильного выбора материала – это его соответствие требованиям Госстандарта, которые указаны в специальных таблицах швеллеров. Их использование значительно упростит решение поставленной задачи.
П-образный профиль используется для возведения каркасных опорных конструкций
Кроме машиностроения и создания каркасов, швеллеры как дополнительный материал используют и в других видах транспортного производства, например, в крано- и вагоностроении, где они служат в качестве рам и каркасов. Могут быть также использованы в процессе армирования конструкций из железобетона.
Виды швеллеров: конструктивные и технологические критерии классификации
Швеллер изготавливают из обыкновенной горячекатаной и холоднокатаной стали с высоким содержанием углерода или из высококачественной углеродистой, нержавеющей или низколегированной стали.
В основе главной классификации лежит способ производства швеллеров. Исходя из этого принципа, продукцию разделяют на следующие виды:
- сделанную из горячекатаной стали;
- стальную специальную;
- стальную равнополочную, изготовленную гнутым способом;
- стальную гнутую с неравными полочками.
Для каждого вида швеллера разработаны свои стандарты производства материала
Подразделяют швеллеры и в зависимости от сферы применения. При этом различают:
- обычный профиль, который имеет широкую сферу использования, соответствует требованиям ГОСТ 8240-89;
- специальный швеллер, который применяют в машиностроительной промышленности, сортамент определяют по ГОСТ 19425-74;
- специальный профиль, употребляемый в вагоностроении, соответствует ГОСТ 5267.1-90.
Стальной горячекатаный профиль, отвечающий ГОСТ 535-88, подразделяется на подвиды:
- Швеллеры с полками, имеющими уклонения граней. Их различают в зависимости от размеров, которые варьируют от 5 до 40 мм.
- Швеллер, в котором грани полок отличаются параллельным строением, или П-образный швеллер, имеющий такие обозначения: 5П или 16а П и т. д. – до 40П. Маркировка выглядит следующим образом – швеллер 18П.
Размер швеллера — немаловажный критерий определяющий назначение и область применения продукта
Если брать во внимание размер, то швеллеры бывают мерной и немерной длины. Мерный прокат соответствует показателям 11,7 м или 12 м. Немерная продукция производится размером от 3 м и выше. Но максимальная длина любого швеллера – 12 м. Именно поэтому длина материала часто не указывается в таблице сортамента швеллеров.
Классификация гнутых швеллеров: сортамент согласно ГОСТу
В свою очередь, гнутый швеллер из стали классифицируют по таким признакам:
- равнополочный;
- неравнополочный.
Равнополочные гнутые профили соответствуют ГОСТ 8278-93, их изготавливают на трубных станах. Сырьем в их производстве служит рулонная сталь обычного качества и углеродистая конструкционная сталь. Полки в этом виде швеллера имеют высоту от 50 до 400 мм. Ширина изделия колеблется от 32 до 115 мм.
Материалом для производства гнутых швеллеров служит листовая или рулонная сталь
Неравнополочные швеллеры производят на профилегибочных станках. Сырье – рулонная холоднокатаная и горячекатаная сталь обычного или высокого качества согласно ГОСТ 8281-80. Еще их классифицируют по номерам, соответствующим расстоянию (в миллиметрах) между полками. Разновидности длины такие же, как и у равнополочных швеллеров.
Точность прокатки у гнутого профиля соответствует такой маркировке швеллеров:
- А – высокая точность;
- Б – повышенная точность;
- В – обычная точность.
Полезный совет! На степень качества любого гнутого швеллера (как неравнополочного, так и равнополочного) указывает именно точность прокатки. О высоких качественных характеристиках говорят маркировки А и Б.
Степень точности прокатки швеллеров маркируется специальными обозначениями
Гнутые швеллеры подразделяют по форме. Обозначение швеллера буквой «У» указывает на то, что внутренние грани полочек имеют уклон. Маркировка «П» говорит о параллельности граней, «Л» – о легкой серии профилей с параллельными гранями полочек. Буква «С» служит для обозначения специального швеллера.
Основные характеристики сортамента и соответствие швеллеров ГОСТу
Сортамент подразумевает разные характеристики швеллеров. В частности, учитываются:
- уклон внутренних граней;
- толщина стенок и полок;
- радиус закругления внутри швеллера;
- ширина;
- площадь поперечного сечения;
- масса швеллера и погонного метра.
- марка стали, от которой зависят практически все физико-механические качества (твердость, устойчивость к нагрузкам и коррозии).
Широкое использование п-образных швеллеров в различных сферах строительства и производства привело к созданию большого количества нормативов их изготовления
Широкий ассортимент таких профилей повлек за собой разработку большого количества ГОСТов и других технических нормативов. Главным условием высокого качества является именно соответствие швеллеров этим регламентам.
Среди существующих нормативов, утвержденных Госстандартом, необходимо упомянуть следующие:
- ГОСТ 8240-97. Ему соответствуют все швеллеры, произведенные из стали горячекатаным методом.
- ГОСТ 19425-74. По этому регламенту производят двутавровые балки и спецшвеллеры.
- ГОСТ 8278-83. Гнутый швеллер, сортамент включает требования к равнополочным профилям.
- ГОСТ 8281-80. Это гнутые изделия с неравными полками.
- ГОСТ 5422-73. Швеллеры из горячекатаной стали, производимые специально для тракторов.
- ГОСТ 5267.0-90. Горячекатаный п-образный металлопрокат для вагоностроения.
- ГОСТ 21026-75. Стальные профили, произведенные горячекатаным способом с отогнутой полочкой для вагонеток.
По одному ГОСТу на швеллер производят разные виды металлопроката. Например, горячекатаный профиль уклоном граней полок от 4 до 10%, изготавливается согласно ГОСТ 8240-97. Для отличия его маркируют буквой «У» и соответствующим числом, указывающим на расстояние от полки до полки. По такому же ГОСТу изготавливают и швеллер, имеющий параллельные грани.
Двутавровые швеллеры чаще всего используют для создания каркасных опорных конструкций, предполагающих усиленные нагрузки
Марка швеллера: соответствие буквенным и числовым данным
Для различия видов и подвидов швеллеров используют не только обозначения ГОСТа, но и пометку буквами и цифрами, что называется маркировкой металлопроката. Это обусловлено в первую очередь широким диапазоном размеров, различной площадью поперечного сечения и, соответственно, массой швеллера.
Балка двутавровая: таблица размеров, вес и технические характеристики профилей
Вес и технические характеристики продукта. Особенности конструкции изделия. Формулы расчета двутавров. Цена погонного метра профиля.
Профили, производимые в соответствии с ГОСТ 8240-97, имеют дополнительные и числовые, и буквенные шифры. Цифра, которая стоит первой, свидетельствует о главной характеристике, которая подчеркивает размер швеллера, определяемый расстоянием между полками.
Полезный совет! Выбирают изделие с учетом предполагаемых нагрузок на будущую конструкцию, места и тех целей, для каких будет использоваться материал.
Буква в маркировке обозначает тип п-образной продукции, указывая на особенности строения и расположения граней. Их расшифровка 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.
Типы п-образных швеллеров и их маркировка
Для определения остальных параметров металлопроката конкретной марки можно воспользоваться специальной таблицей, где указаны ГОСТ швеллера, размеры и другие данные.
Для компактности информации в таблицах используют специальные условные обозначения:
- h – указывает на высоту стенок металлопроката (основная величина);
- b – обозначает ширину полочек;
- S – определяет не площадь, а толщину главной стенки;
- R – указывает на радиус закругленной стороны полочки;
- t – обозначает толщину полочек;
- r – определяет общий радиус закругленности полок.
«Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент» – ГОСТ 8240 97: описание документа
Главное отличие горячекатаного швеллера от гнутого состоит в том, что его производят методом горячего проката. Его изготавливают согласно нескольким ГОСТам, в соответствии с запросами той или иной отрасли. Сортамент швеллеров ГОСТ 8240 97 был утвержден Госстандартом еще в 1997 году и впоследствии одобрен практически всеми постсоветскими странами. 5 апреля 2001 года постановлением Госкомитета РФ по стандартизации и метрологии документ был введен в действие на территории России.
Чертеж стандартного металлического швеллера 80 мм с размерами
В качестве непосредственного Госстандарта в Российской Федерации он начал действовать с некоторыми изменениями с начала 2002 года взамен действующего до этого времени ГОСТ 8240 89 «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент». Документ указывает на все качественные характеристики металлопрокатных стройматериалов, произведенных горячекатаным методом.
Действующий документ указывает на область применения изделий, устанавливает сортамент стальных горячекатаных швеллеров высотой 5-40 см и шириной полочек 32–115 мм. ГОСТ включает различные параметры форм и размеров, подразделяя изделия на разные серии:
- с уклоном граней внутри;
- с гранями полок, расположенными параллельно;
- экономичные модели с параллельными гранями;
- легкие изделия с гранями полок, расположенными параллельно.
Каждая определенная серия, в соответствии с размерами и качествами стали, из которых производится металлопрокат, предусматривает свою расширенную таблицу сортамента швеллеров ГОСТ 8240-97. Всего документ содержит 7 таблиц, благодаря которым можно выбрать наиболее подходящий материал для строительства.
Для каждого типа швеллеров существует своя таблица госстандартов, в которой указаны основные характеристики материала
Швеллеры 10П, 12П и 10У, соответствующие ГОСТ 8240‒97
В перечне продукции, отвечающей требованиям ГОСТ 8240-97, наиболее популярными являются швеллеры размерами 10 и 12 см. Все они производятся путем горячей прокатки. При этом количество прокаток зависит от первоначальных габаритов заготовки и от требуемой точности изделия. Заготовку подвергают температурной обработке, достигающей 1250 °C.
Полезный совет! Учитывая, что в таблицах ГОСТа указываются размеры в миллиметрах, часто можно встретить маркировку вида швеллер 120, хотя данный показатель указывает на п-образный металлопрокат с маркировкой 12П или 12У.
Швеллер 10П имеет следующие характеристики:
- вес погонного метра равен 8,59 кг;
- в 1 тонне помещается 116,4 м швеллера;
- высота профиля соответствует его главному размеру и равна 100 мм;
- ширина швеллера – 46 мм;
- стенки профиля имеют толщину 4,5 мм;
- толщина полок швеллера достигает 7 мм.
В зависимости от назначения швеллеры подразделяют на легкие и усиленные профили
Швеллер 10У, как и 10П, имеет аналогичные показатели номинальной высоты 100 мм, веса погонного метра величиной 8,59 кг, ширины 46 мм и толщины, равной 4,5 мм. В одной тонне материала содержится 116,4 м. Различия заключаются в характеристиках закругленных полок. В частности, радиус округлой стороны полочки равен 7 мм, а радиус закругленности полок – не более 3 мм.
Учитывая различия в основном размере, то есть в высоте металлопроката, швеллер 12П имеет существенные отличия в параметрах. Его характеристики следующие:
- 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;
- толщина полок швеллера не должна превышать 7,8 мм.
Сортамент швеллеров: двутавр и другие формы металлопроката
Разбирая тему сортамента металлопроката, следует упомянуть о такой его разновидности, как швеллер двутавр. Собственно, форма продукции не соответствует общей характеристике изделий, имеющих п-образную форму, так как этот профиль имеет вид двутавровой балки. В сечении изделие по форме напоминает букву «Н». Фото швеллера двутавр наглядно демонстрирует его отличие от обыкновенного профиля.
Чертеж с типовыми размерами двутавра и обычного швеллера
Такие изделия очень популярны в разных сферах строительства, так как их использование позволяет значительно снизить вес и нагрузку на конструкцию. Кроме этого, н-образная балка обладает высокой прочностью. Двутавры, как и обыкновенные швеллеры, производят горячекатаным или сварным способом. Методика гнутья в данном случае неприменима. Сварку используют в изготовлении больших деталей или с учетом индивидуальных особенностей стройки.
Для производства стальных балок применяют низколегированную (С255) или углеродистую сталь С345 (09Г2С). Их изготавливают путем горячего либо холодного проката, а сварку балок выполняют с использованием специального сварного оборудования. Контроль прочности продукции осуществляют с применением ультразвука.
Производство металлопрокатных н-образных балок происходит согласно специальному ГОСТу. Госстандарт различает отдельные типы балок. Основная классификация –разделение изделий на горячекатаные и специальные. Первый вид представляет собой двутавры с наклонными гранями полок. Они регламентированы ГОСТ 8239, где предусмотрен угол наклона с предельными значениями 6-12%.
Единые стандарты изготовления швеллеров позволяют выбрать наиболее подходящий тип материала для любой конструкции
Другой вид швеллеров характеризуется параллельными гранями полочек, их изготавливают согласно ГОСТ 26020. Высота таких изделий колеблется от 100 до 1000 мм, а ширина полочек может варьировать от 55 до 400 мм. Такие н-образные балки разделяют на нормальные, колонные или изделия с широкими полками.
Выбирая материал для строительства, важно учитывать стандартные типоразмеры, которые подразумевают сортамент металлопрокатной продукции. Опираясь на требования Госстандарта, процесс проектирования значительно упрощается, так как благодаря проведению расчетов можно определить точное количество необходимых швеллеров, рассчитать допустимую нагрузку и сэкономить на приобретении лишних материалов.
