Все что нужно знать про швеллеры

26.10.2017

Швеллер (channel) — с английского переводится как “канал. Это один из видов стандартного профиля, изготовленный из черного металлического проката. В сечении материал имеет форму буквы «П». Без использования швеллеров невозможно представить строительство любого объекта, возведение мостов и путепроводов, производство горного, обогатительного оборудования, кораблестрояние. Данное изделие предназначено для того, чтобы выдерживать большие вертикальные нагрузки.


Основные преимущества:

  • прочность и высокая жесткость;
  • устойчивость к нагрузкам (сжатие, изгиб, разрыв);
  • малый вес;
  • долговечность;
  • легкость сварочных работ.

Основой для производства швеллера является углеродистая низколегированная сталь, которая обрабатывается на специальных станках, придающих металлу характерную форму.


По способу изготовления разделяют на:

  • горячекатаные;
  • гнутые — основное отличие от первых округлый изгиб угла между полками (гранями).

Горячекатаные швеллеры

Маркировка

ГОСТ 8240-97 регламентирует маркировку изделий буквами и цифрами:

  1. Цифровые обозначения — определяется по числу сантиметров между его полками;
  2. Буквенные обозначения — по конфигурации полок проката, особенностей производства материала и сферы его применения в дальнейшем подразделяют:

“П” — полки расположены параллельно;
“У” —  полки расположены с небольшим уклоном внутренних стенок;
«Л» — маркировка для изделия легкого типа;
«Э» — маркировка для экономичного типа;
«С» — маркировка для специально произведенного изделия.

Пример расшифровки маркировки швеллера

10У — цифра обозначает размер швеллера (расстояние между полками), а буква указывает на то что внутренние стенки швеллера наклонные

Таблицы размеров

Существуют специальные таблицы, которые дают точные данные о характеристиках швеллера. Промышленность выпускает швеллеры горячекатаные стандартной длины в диапазоне размеров от 4 до 12 метров. Под заказ возможно изготовение нестандартного по длине П-образного профиля. Масса зависит от размера (длина, ширина, толщина) и типа материала из которого он изготовлен. Произведенные по ГОСТу изделия имеют вес от 4,8 до 48,3 кг. Допускается отклонение по массе на ±6% для отдельного швеллера и разность по массе для общей партии ±4%. Возможны предельные отклонения дргугих параметров (длина швеллера, высота, ширина полки, толщина полки и стенки, перекос полки, прогиб стенки), эти данные в статье не указываем, информацию можно найти в справочнике — сортамент ГОСТ 8240-97.

Швеллер с параллельными гранями

Таблица швеллеров c параллельными гранями полок

Номер швеллера серии П

h

b

s

t

R

r

 F, см2

 

Масса 1 м/кг

Справочные значения для осей

Х0 см

Не более

X-X

Y-Y

Ix

см4

Wx

см3

ix

см

Sx

см3

Iy

см4

Wy

см3

iy

см

50 32 4,4 7,0 6,0 3,5 6,16 4,84 22,8 9,1 1,92 5,61 5,95 2,99 0,98 1,21
6,5П 65 36 4,4 7,2 6,0 3,5 7,51 5,90 48,8 15,0 2,55 9,02 9,35 4,06 1,12 1,29
80 40 4,5 7,4 6,5 3,5 8,98 7,05 89,8 22,5 3,16 13,3 13,9 3,31 1,24 1,38

10П

100

46

4,5

7,6

7,0

4,0

10,90

8,59

175,0

34,9

3,99

20,5

22,6

7,37

1,44

1,53

12П 120 52 4,8 7,8 7,5 4,5 13,30 10,40 305,0 50,8 4,79 29,7 34,9 9,84 1,62 1,66
14П 140 58 4,9 8,1 8,0 4,5 15,60 12,30 493,0 70,4 5,61 40,9 51,5 12,9 1,81 1,82
16П 160 64 5,0 8,4 8,5 5,0 18,10 14,20 750,0 93,8 6,44 54,3 72,8 16,4 2,00 1,97
16аП 160 68 5,0 9,0 8,5 5,0 19,50 15,30 827,0 103,0 6,51 59,5 90,5 19,6 2,15 2,19
18П 180 70 5,1 8,7 9,0 5,0 20,70 16,30 1090,0 121,0 7,26 70,0 100,0 20,6 2,2 2,14
18аП 180 74 5,1 9,3 9,0 5,0 22,20 17,40 1200,0 133,0 7,34 76,3 123,0 24,3 2,35 2,36
20П 200 76 5,2 9,0 9,5 5,5 23,40 18,40 1530,0 153,0 8,08 88,0 134,0 25,2 2,39 2,3
22П 220 82 5,4 9,5 10,0 6,0 26,70 21,00 2120,0 193,0 8,9 111,0 178,0 31,0 2,58 2,47
24П 240 90 5,6 10,0 10,5 6,0 30,60 24,00 2910,0 243,0 9,75 139,0 248,0 39,5 2,85 2,72
27П 270 95 6,0 10,5 11,0 6,5 35,20 27,70 4180,0 310,0 10,9 178,0 314,0 46,7 2,99 2,78
30П 300 100 6,5 11,0 12,0 7,0 40,50 31,80 5830,0 389,0 12,0 224,0 393,0 54,8 3,12 2,83
33П 330 105 7,0 11,7 13,0 7,5 46,50 36,50 8010,0 486,0 13,1 281,0 491,0 64,6 3,25 2,9
36П 360 110 7,5 12,6 14,0 8,5 53,40 41,90 10850,0 603,0 14,3 350,0 611,0 76,3 3,38 2,99
40П 400 115 8,0 13,5 15,0 9,0 61,50 48,30 15260,0 763,0 15,8 445,0 760,0 89,9 3,51 3,05

Швеллер с уклоном гранями

Таблица швеллеров c уклоном внутрених граней полок

Номер швеллера серии У

h

b

s

t

R

r

 F, см2

 

Масса 1 м/кг

Справочные значения для осей

Х0 см

Не более

X-X

Y-Y

Ix

см4

Wx

см3

ix

см

Sx

см3

Iy

см4

Wy

см3

iy

см

50 32 4,4 7,0 6,0 2,5 6,16 4,84 22,8 9,1 1,92 5,59 5,61 2,75 0,95 1,16
6,5У 65 36 4,4 7,2 6,0 2,5 7,51 5,90 48,6 15,0 2,54 9,0 8,7 3,68 1,08 1,24
80 40 4,5 7,4 6,5 2,5 8,98 7,05 89,4 22,4 3,16 23,3 12,8 4,75 1,19 1,31

10У

100

46

4,5

7,6

7,0

3,0

10,90

8,59

174,0

34,8

3,99

20,4

20,4 6,46

1,37

1,44

12У 120 52 4,8 7,8 7,5 3,0 13,30 10,40 304,0 50,6 4,78 29,6 31,2 8,52 1,53 1,54
14У 140 58 4,9 8,1 8,0 3,0 15,60 12,30 491,0 70,2 5,6 40,8 45,4 11,0 1,7 1,67
16У 160 64 5,0 8,4 8,5 3,5 18,10 14,20 747,0 93,4 6,42 54,1 63,3 13,8 1,87 1,80
16аУ 160 68 5,0 9,0 8,5 3,5 19,50 15,30 823,0 103,0 6,49 59,4 78,8 16,4 2,01 2,0
18У 180 70 5,1 8,7 9,0 3,5 20,70 16,30 1090,0 121,0 7,24 69,8 86,0 17,0 2,04 1,94
18аУ 180 74 5,1 9,3 9,0 3,5 22,20 17,40 1190,0 132,0 7,32 76,1 105,0 20,0 2,18 2,13
20У 200 76 5,2 9,0 9,5 4,0 23,40 18,40 1520,0 152,0 8,07 87,8 113,0 20,5 2,2 2,07
22У 220 82 5,4 9,5 10,0 4,0 26,70 21,00 2110,0 192,0 8,89 110,0 151,0 25,1 2,37 2,21
24У 240 90 5,6 10,0 10,5 4,0 30,60 24,00 2900,0 242,0 9,73 139,0 208,0 31,6 2,6 2,42
27У 270 95 6,0 10,5 11,0 4,5 35,20 27,70 4160,0 308,0 10,9 178,0 262,0 37,3 2,73 2,47
30У 300 100 6,5 11,0 12,0 5,0 40,50 31,80 5810,0 387,0 12,0 224,0 327,0 43,6 2,84 2,52
33У 330 105 7,0 11,7 13,0 5,0 46,50 36,50 7980,0 484,0 13,1 281,0 410,0 51,8 2,97 2,59
36У 360 110 7,5 12,6 14,0 6,0 53,40 41,90 10820,0 601,0 14,2 350,0 513,0 61,7 3,1 2,68
40У 400 115 8,0 13,5 15,0 6,0 61,50 48,30 15220,0 761,0 15,7 444,0 642,0 73,4 3,23 2,75

h - высота швеллера;
b - ширина полки;
t - толщина полки;
s - толщина стенки;
R - внутренний радиус закругления;
- внутренний радиус закругления полок;
Xo - расстояние от оси Y-Y до наружной грани стенки;
F - площадь поперечного сечения;
I - момент инерции;
W - момент сопротивления;
Sx - статический момент полусечения.


Дополнительно в ГОСТ 8240-97 можно найти таблицы для швеллеров экономичных и легкой серии с параллельными гранями полок, а также для специальных. В данной статье мы их не приводим.


Выжные правила при подборе швеллера

  • Включайте в спецификацию к чертежу марку швеллера, который расположен максимально высоко в таблице в рамках ваших параметров;
  • Выбирайте марку, чтобы механические характеристики соответсвовали расчетным, если отклонение более 5% — смотрим в таблице позицию на один шаг выше.

Гнутые швеллеры

Виды гнутых П-образных профилей:

  • гнутые равнополочные;
  • гнутые разнополочные.

В зависимоти от способа изготовления на прокатном станке разделяют на:

  • изделие из холоднокатной рулонной стали;
  • изделие из горячекатного листа (штирпс).

В зависимости от точности классифицируют на:

"А" — высокой точности;

"Б" — максимальной точности;

"В" — обычной точности.

Таблицы размеров

Сортамент гнутых швеллеров регламентируется:

  • ГОСТ 8278-83 для равнополочных изделий;
  • ГОСТ 8281-80 для неравнополчных.

Подбор осуществляется по таблицам аналогично горячекатным швеллерам. Полностью таблицы (сортаменты) для гунтых швеллеров не приводим в данной статье из-за их значительного размера, но информацию можно легко найти, если погуглить в сети.

Швеллер гнутый равнополочный

Пример строк таблицы для швеллера гнутого равнополочного

h

b

s

R не более n n1

F, см2

Справочные значения для осей

Х0 см

Масса,

1м, кг

X-X

Y-Y

Ix

см4

Wx

см3

ix

см

Sx

см3

Iy

см4

Wy

см3

iy

см

25

26

2

3

10.5 7.5

1.39

1.43

1.14

1.01

0.67

0.96

0.60

0.83

1.00

1.09
25 30 2 3 12.5 7.5 1.55 1.64 1.31 1.03 0.76 1.42 0.78 0.96 1.19 1.22
28 27 2.5 4 8.2 6.0 1.81 2.24 1.6 1.11 0.95 1.32 0.80 0.85 0.04 1.42
30 25 3 5 5.7 4.7 2.05 2.73 1.82 1.15 1.10 1.24 0.81 0.78 0.96 1.61
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

h – высота соединяющей стенки;
b – ширина профиля;
s – толщина материала стенки;
R – внутренний радиус сгиба;
W – момент пропорционального сопротивления;
I – момент возникновения инерции;
i – точный радиус инерции;
Sx – статический момент половины усечения;
x0 – расстояние между осями симметричными осями у-у до внешней поверхности стенки.
n - отношение cвеса полки к толщине стенки швеллера
n1 - отношение высоты к толщине стенки профиля


Стандартные параметры размеров для гнутого профиля:

  • толщина стенки от 2 до 15 мм;
  • длина профиля от 3 до 11,8 м;
  • масса от 1 до 24,3 кг.

В ГОСТе точно также как и для горячекатных швеллеров прописаны предельные отклонения для  данного типа П-образных профилей (высота, ширина полки, максимальные искажения по мерной длине).

Заключение

Область применения данного материала весьма обширна. Швеллеры могут использоваться при производстве грохотов в тяжелом машиностроении, различных агрегатов  в автомобилестроении, а также во многих других областях промышленного производства.

Последнее время очень сильно стал востребован швеллер в строительной сфере. Металлические каркасы всех зданий и сооружений собираются в основном из швеллера. Это могут быть жилые дома, промышленные и коммунальные здания и сооружения, объекты медицинского, а также специального назначения.

В качестве конструктивного элемента постройки швеллер применяют при монтаже перекрытий между этажами, при обустройстве ферм и арочных элементов кровли или для армирования стен здания. Поскольку надежность конструктивных элементов здания должна быть на высоком уровне, то требования, предъявляемые к несущей способности швеллера, очень серьезные. Марка изделия для каждого отдельного вида строительства определяется расчетом и проектной документацией.

Вернуться к списку статей