Швеллер: виды, характеристики и применение

Швеллер — это П-образная балка из стали, полученная путем горячего или холодного проката. Такая конфигурация обеспечивает высокое сопротивление напряжению в двух осях, то есть этот металлопрокат хорошо противостоит и осевым, и изгибающим нагрузкам. Теперь вы знаете, что такое швеллер. Но как его используют? Расскажем подробнее.   

Швеллер: применение

Что такое швеллер в строительстве? Это металлический гнутый профиль П-образного сечения, и он применяется как силовой элемент в металлоконструкциях.

Что делают из швеллера? Несущие элементы, опоры, перекладины, несущие узлы, конструкции мостов, эстакад, перекрытий, кровельные фермы, основы быстровозводимых зданий, ангаров и складов, подкрановые пути. Он подходит и для сооружения направляющих под грузоподъемный и автомобильный транспорт, для сооружения конвейеров.

Область использования швеллеров в промышленности и строительстве такова:

• пандусы;
• лестницы;
• мостовые конструкции, ограждения;
• стяжки;
• поддерживающие консоли;
• автомобильные и станочные рамы;
• большепролетные фермы — например, в ангарах, мощные стержневые конструкции.

Также с помощью П-образных балок собирают складские стеллажи, нагруженные наружные конструкции под обшивку. Можно использовать эти металлические элементы не только как несущие или опорные, но и для прокладки инженерных коммуникаций — например, если нужно гарантированно защитить при прокладке кабели или трубы.

В частном жилищном строительстве этот металлопрокат может использоваться для:

• эстакады под автомобильный ремонт;
• опоры для навеса или металлокаркаса под приподнятую террасу;
• опор при строительстве ограждений (с любым материалом заполнения, от сетки до штакетника и профлиста);
• сооружение ворот на въезде в дом или в гараж.

Все типы швеллеров по ГОСТ отличаются высокой геометрической точностью, что упрощает их использование. Рихтовка или какая бы то ни было доработка не потребуются. Прочность, долговечность и жесткость конструкции обеспечивают широкую область применения швеллерного проката.

Виды швеллеров

Классификация швеллера ведется по разным параметрам. Так, эти изделия могут быть равно- или неравнополочными, стандартными или гнутыми. Конструкция может быть цельнометаллической или перфорированной (облегченной, с заранее подготовленными отверстиями под крепеж).

Специальные швеллеры отдельно маркируются. Так, “С” предназначены для автомобилестроения (ГОСТ 19425), а “В” — для вагоностроения (ГОСТ 5267.1).

Чаще всего такой горячекатаный профиль изготавливается из углеродистой стали. Это универсальное металлическое изделие, оптимальное по сочетанию характеристик прочности, долговечности и стоимости. Но возможно и производство балок из низколегированной стали. Здесь часто применяется марка с повышенной морозостойкостью — 09Г2С, способная эксплуатироваться при температуре до -70 градусов Цельсия. Также этот прокат может быть холоднокатаным. В этом случае шероховатость поверхности будет меньше.

С точки зрения габаритных размеров сортамент П-образного профиля предполагает длину от 2 до 12 метров, мерную, кратную или немерную. Основным размером, который обязательно встречается в маркировке, считается высота спинки (расстояние между гранями полок в мм), которое представляет собой номер швеллера. Это может быть №8, №10, №12 или №14 как самые распространенные типоразмеры.

У каждого варианта будет своя типовая область использования:

• Ш-8: для легких каркасов, укрепления несущих или вспомогательных конструкций, для бытовых проектов, для задач частного домостроения. Обычно производится из стандартных марок углеродистой стали, что обеспечивает хорошую и беспроблемную свариваемость.
• Ш-10: для задач автомобилестроения, станкостроения, промышленных проектов. Подходит для сооружения мостов, несущих опор, стен под обшивку, легких ферм, каркасов быстровозводимых зданий.
• Ш-12: относительно легкий, но с увеличенными показателями прочности, подходит для ответственных несущих металлоконструкций.
• Ш-14: обеспечивает армирование, увеличивает крепость каркаса, применяется для несущих деталей, способен повышать невосприимчивость всей металлической конструкции в целом. Активно применяется как в промышленности, так и в стройке.
• Ш-20: используется в ответственных тяжелых конструкциях для элементов, испытывающих значительные статические или динамические нагрузки, — например, для кровельных прогонов, ферм, многоэтажных зданий, перекрытий, мостов.

Нестандартные размеры тоже могут применяться, но их изготовление обычно целесообразно только для сложных проектов, которые нельзя назвать типовыми.

Швеллер: характеристики

Из какой стали делают швеллер? Такой фасонный стальной прокат фиксированной формы производится из углеродистых, легированных или нержавеющих сплавов — в том числе, марок AISI 304 или AISI 316. Для задач тяжелого машиностроения активно выбираются черная сталь. Для строительных задач — углеродистая или легированная, для декоративных или особо ответственных проектов — нержавеющая.

Швеллеры имеют разную обрабатываемость в зависимости от марки стали. Легированные сплавы более твердые и прочные, то есть резать и сверлить их сложнее.

Сама форма П-образного проката такова, что он легко противостоит изгибающим, разрывным, осевым нагрузкам. Металл по всей длине имеет равномерную толщину с гарантированным допуском. Это исключает появление “слабых мест”, в которых швеллер может деформироваться из-за нагрузки. в процессе проведения работ допускаются сверление и резка — если такие работы будут выполняться по нормативам, они не приведут к снижению механической прочности проката.

Маркировка и правила выбора подходящего проката

Выбирая подходящие виды швеллера по форме и размерам, нужно учитывать конфигурацию профиля. Более конструктивной считается конструкция с параллельными гранями полок, так как это упрощает крепление болтов.

Ключевыми достоинствами применения швеллеров в промышленности или строительстве считаются:

• относительно малый вес с учетом жесткости конструкции;
• высокая сопротивляемость нагрузкам вне зависимости от точки их приложения;
• продолжительный срок службы как внутри помещения, так и на улице (сопротивляемость ультрафиолету и осадкам);
• устойчивость к деформации, невосприимчивость к разрывным и изгибающим нагрузкам;
• возможность болтового или сварного крепления.

Важно выбирать металлопрокат с учетом его степени точности и формы. В маркировке используются такие обозначения:

• А — высокий уровень точности;
• Б — повышенная точность;
• В — обычный уровень точности геометрических параметров;
• У — с уклоном по внутренним граням полок;
• Э — эконом-вариант (исполнение с параллельными гранями);
• П — с параллельными полками;
• Л — изготовленный из легких металлов;
• С — специального назначения.

Швеллер применяется для нагружаемых конструкций, поэтому крайне важно выполнить необходимые расчеты. Для этого необходимы выяснить давление, которое будет действовать на балку, и увеличить его на нормативный коэффициент надежности. Также необходимо рассчитывать моменты изгиба и сопротивления. Обычно такой прокат выбирают с трехкратным запасом прочности. Действующие стандарты определяют не только точность изготовления и допуски на все геометрические размеры, но еще и момент и радиус инерции, момент сопротивления (все эти параметры, используемые в расчетах, можно найти как справочные).

При подборе необходимо обращать внимание и на геометрию. Основной величиной будет высота стенок, которая обозначается h. Ширина полок в стандарте указывается как b, толщина металла — S, радиус закругления внутренней поверхности — R, а толщина полок —t.

Предельные отклонения по высоте стенки для большинства стандартных типоразмеров в пределах 80-200 мм составляют 2 мм, а если параметр менее 80 мм, то 1,5 мм. Нормируются и перекосы полки (в пределах 0,015 от ширины полки или 1 мм, если ширина менее 95 мм), и прогиб стенки (от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от общих габаритных размеров).

Получается, чтобы выбрать швеллер, нужно учесть:

• стандартные типоразмеры;
• ожидаемую нагрузку на изгиб при определенной длине;
• необходимую марку стали, соответствующую ожидаемым условиям эксплуатации (учитывают твердость, упругость, ударную вязку, горячеломкость, то есть устойчивость к растрескиванию в процессе сварки);
• механические и физические характеристики профиля.

Маркировка таких изделий будет следующая, например: 5П — швеллер с параллельными гранями полок с высотой стенки h 50 мм, 10У — с наклонными гранями полок и высотой 100 мм, 22Э — экономичной серии, высотой 220 мм и так далее. У каждого типоразмера — стандартный вес погонного метра, и он будет указана в справочных таблицах (для типовых углеродистых марок стали). Конкретную марку проката выбирают после расчетов, причем отдают предпочтение меньшим номиналам.

Теперь вы знаете, как выглядит швеллер и для чего применяется. Заказать подходящий металл можно на сайте metaloteka.ru, где представлен российский металлопрокат в разных типоразмерах. Предоставляем необходимые сертификаты и сопроводительные документы. Поддерживаем складское наличие для быстрой отправки. Доставка ведется нашим собственным транспортом на ваш объект в Москве или Московской области.

Автор статьи:

Кирилл Якоби

06.09.2023

Об авторе

Профессиональный сварщик