Обычный швеллер стальной П — гнутый или горячекатаный профиль с параллельными гранями полок. Стандартные изделия используют для конструкций общего назначения, в том числе, работающих под нагрузкой.
Как читать обозначение?
Номер профиля указывает на высоту полок в сантиметрах. Если в маркировке присутствует «5П», это значит h = 50 мм.
ГК и гнутый профиль легко отличить. У горячекатаной балки четкий контур. Сечение гнутой конструкции отличается плавными переходами и большими радиусами.
Кроме стандартного профиля П, выпускают конструкции с похожим сечением: «Э» (экономичные) и «Л» (легкие). У всех перечисленных конструкций грани полок расположены параллельно. Изделия отличаются размерами и расчетными параметрами.
При выборе проката изучают характеристики:
- высоту сечения профиля — h;
- ширину полки — b;
- толщину стенки — s;
- размер полки — t;
- радиус внутреннего закругления — R;
- радиус закругления полки — г.
Перечисленные параметры контролируют в процессе деформирования заготовки, в конце технологического цикла и приемке готовой продукции заказчиком.
Какой тип профиля прочнее?
Кроме физических величин, в таблице перечислены справочные значения, полученные расчетным путем. Это моменты: инерции «(I») и сопротивления («W») составного сечения.
Характеристики применяют при расчете несущей нагрузки. Важно учитывать, в каком направлении действуют усилия (вдоль оси «Х» или «Y). Результаты расчетов не должны превышать значений, указанных в таблице.
Момент инерции показывает, при каком усилии балка деформируется. Чем больше значение «I», тем выше стойкость к изгибу.
Момент сопротивления показывает зависимость поперечного сечения при действии напряжения. В случае изгиба — нормальных моментов, кручения — касательных (по отношению к оси швеллера) напряжений.
Ниже находится таблица, которая демонстрирует отличие параметров швеллеров «П», «У» и «Л».
| Номер профиля | Контролируемые характеристики | Масса одного погонного метра, кг | Площадь сечения, см2 | Расчетные параметры |
| h | b | s | t | R | г | Ix | Iy | Wx | Wy |
| 5П-40П | 50,0-400,0 | 32,0-115,0 | 4,4-8,0 | 7,0-13,5 | 6,0-15,0 | 3,5-9,0 | 4,84-48,30 | 6,16-61,50 | 22,8- 15260.0 | 5,95- 760.00 | 9,1- 763.0 | 2.99- 89.90 |
| 5Э-40Э | 50,0-400,0 | 32,0-115,0 | 4,2-7,9 | 7,0-13,5 | 6,5-15,5 | 2,5-6,0 | 4,79-47,97 | 6,10-61,11 | 22.9- 15307.9 | 6.02 3-770.89 | 9.17- 765.40 | 3.05- 91.80 |
| 12Л-30Л | 120,0-300,0 | 30,0-65,0 | 3,0-4,8 | 4,8-7,8 | 7,0-11,0 | - | 5,02-19,07 | 6,19-24,30 | 135.26-3186.74 | 5.02- 89.08 | 2.54- 212.45 | 2.24-17,84 |
Сравнение показателей позволяет сделать вывод:
- Для самонесущих конструкций (ограждений, декоративных элементов интерьера) подходят все серии. Бюджетный вариант — легкие профили.
- Среди швеллеров «Л», «П» и «Э», у экономичных изделий лучшее соотношение показателей прочности и цены. Конструкции используют в случае действия небольших нагрузок. Численное значение параметров рассчитывают по формулам сопромата.
- Стальной швеллер с параллельными гранями полок («П») — балка универсального назначения. Прокат используют при условии: максимальное напряжение вдоль оси «Х» или «Y» меньше табличного значения.
Кроме балок «П», выпускают швеллеры, у которых внутренние грани не равны 900. Условное обозначение профилей:
- с уклоном — «У»:
- специального назначения — «С».
Стандартный уклон балок «У» равен 4-100. Для изображения сечений «У» и «С» используют один чертеж. Профили отличаются пропорциями и способностью сопротивляться нагрузкам.
Стандартная длина швеллеров всех серий: 2,0-12,0 м. Потребитель вправе договориться с производителем о поставке проката с другими характеристиками.
Сходства швеллера, двутавра и профильной трубы
В заглавии перечислены взаимозаменяемые виды проката, которые используют как самостоятельные изделия или в составе сборных конструкций.
Сходства швеллеров, двутавров и профильных труб:
- Области применения: машиностроение, строительство, мебельное производство.
- Способ изготовления. Исходная заготовка — отлитый в сталеплавильном цехе металл, который деформируют методом прокатки (ХК и ГК) или гибки. Похожие технологии получения профиля — причина сходства кристаллической решетки, зерен и физических свойств.
- Условия эксплуатации. Стальные балки хорошо работают на сжатие и растяжение вдоль оси. В меньшей степени изделия сопротивляются крутящему моменту. Поверхность конструкций, которые контактируют с агрессивной средой (влажностью, кислотами, щелочами), покрывают защитным слоем на основе цинка, никеля, пластиковых составов.
- Большую часть проката изготавливают из стали, обладающей высокой степенью свариваемости. Это составы с содержанием углерода менее 0,25%. Примеры марок: 10Г2С, 10Г2, 09Г2С, Ст2, Ст3. Жесткость опорных конструкций зависит от свойств материала и способа соединения. При сборке изделий используют крепеж и сварку.
Как применяют швеллер, двутавр и профильную трубу?
Конструкции отличается формой сечения, закрытым или открытым контуром, размерами, прочностными характеристиками (I и W). Какой профиль лучше купить, зависит от параметров:
- приоритетов;
- нагрузки: направления, характера, величины;
- веса одного метра;
- цены изделия.
Если критерий выбора металлоконструкции — прочность, на первое место выходит двутавр. У изделия разносторонние полки, расположенные на одинаковом расстоянии от центра. По этой причине действующая нагрузка распределяется равномерно. По сравнению с другими профилями, двутавр жестче и прочнее.
Если балка расположена вертикально и действует продольная нагрузка, стенки испытывают только сжатие. Усилий скручивания нет. Двутавровая балка — идеальное решение, когда нижние полки закреплены в фундаменте. Верхняя часть выдерживает усилие.
Второй случай — горизонтальное расположение профиля. При боковой нагрузке, перпендикулярной оси изделия, на первое место ставят швеллер. Причина заключается в более выгодном расположении центра тяжести. У двутавра полки расположены с обеих сторон. Выносливость на изгиб меньше.
У профильной трубы закрытый контур. В то время как швеллер хорошо работает в одной плоскости, труба сопротивляется нагрузкам в нескольких направлениях. При установке изделий под открытым небом, конструкции 5П-40П окрашивают. Нанести защитный слой на внутреннюю часть профильной трубы сложнее. Для предотвращения попадания осадков внутрь используют заглушки. По сравнению со швеллером, стенки трубы тоньше, частный дефект сварки — прожог.
По соотношению цены и качества двутавр выгоднее использовать для массивных сооружений: ангаров, стадионов, театров, цехов, небоскребов. Швеллер применяют при возведении каркасных малоэтажных домов (гаражей, дач), армировании бетонных конструкций, строительстве самонесущих опор. Профильная труба выдерживает меньшие нагрузки. Изделие используют при производстве мебели, автомобилей, перил, направляющих.
Чтобы подобрать стальной профиль и размер конструкции с лучшим набором характеристик, следуют плану:
- чертят упрощенный эскиз балки с опорами (эпюру);
- уточняют вес изделий, узнать про особенности монтажа и требования к фундаменту;
- на чертеже указывают размеры пролета, сосредоточенные или распределенные нагрузки и крутящие моменты;
- рассчитывают максимальные нагрузки в зависимости от материала, формы сечения, способа закрепления балки и действия сил;
- прибавляют запас прочности, как минимум, 20-30%;
- сравнивают результат с табличными данными по прочности (I и W);
- выбирают несколько типоразмеров профильной трубы, двутавра и швеллера с параллельными полками;
- выясняют стоимость каждого изделия;
- сопоставляют параметры.
Остается выбрать вариант с лучшим соотношением цены, веса, запаса прочности и легкости монтажа.
