Чем отличаются швеллеры

На первый взгляд, все швеллеры похожи — стальные профили с П-образным сечением. Но на деле различия между ними критичны для проектирования и безопасности конструкции. В статье разберем, чем отличается швеллер гнутый от горячекатаного, сравним серии У и П, рассмотрим примеры типоразмеров — и подскажем, какой швеллер выбрать под конкретную задачу.
Швеллер гнутый и горячекатаный — в чем разница
Швеллер — стальной профиль с П-образным сечением, широко применяемый в строительстве и машиностроении. По способу производства его делят на горячекатаный и гнутый. Несмотря на внешнюю схожесть, эти изделия отличаются геометрией, прочностными характеристиками и назначением. Выбор вида зависит от требований к конструкции, условий эксплуатации и экономической целесообразности. Рассмотрим основные отличия швеллера гнутого от горячекатаного.
Производственные технологии
Горячекатаные швеллеры получают на прокатных станах из разогретой заготовки, деформируя металл при температуре 950–1200 °C. Такой прокат характеризуется высокой прочностью, однородной структурой и хорошей свариваемостью. Производятся согласно ГОСТ 8240-97 в сериях У, П, Э, Л и С.
Гнутые швеллеры — холоднокатаные — формируются из стального листа (штрипса) на профилегибочных станах при комнатной температуре. Метод позволяет изготавливать равнополочные (по ГОСТ 8278-83) и неравнополочные (по ГОСТ 8281-80) изделия практически любых типоразмеров. За счет гибкости технологии гнутый прокат часто бывает дешевле.
О видах швеллерах и их применении читайте тут: Швеллеры: виды, размеры и применение
Конструктивные различия
- Толщина стенок и полок:
катаный швеллер имеет полки толще, чем стенку. У гнутого швеллера толщина одинаковая по всему профилю. - Радиус внутренних углов:
горячекатаный профиль — с четкими прямыми углами; гнутый отличается от «обычного» скругленными углами. - Сортамент:
горячекатаный — ограничен типоразмерами (обычно №5–№40);
гнутый — возможно изготовление промежуточных размеров, более широкий диапазон высоты стенки (25–410 мм) и вариантов ширины полок. - Структура металла:
горячекатаный профиль — с однородной структурой;
гнутый — ослаблен по линиям гиба (зона пластической деформации), что снижает сопротивление нагрузке.
Преимущества и недостатки
Характеристика |
Горячекатаный швеллер |
Гнутый швеллер |
Прочность и жесткость |
Высокая |
Ниже из-за линий гиба |
Точность размеров |
ГОСТ-ограничена, стабильно высокая |
Может варьироваться, особенно в сериях small |
Сортамент |
Ограниченный |
Широкий, возможны нестандартные размеры |
Цена |
Выше |
Ниже — за счет простоты производства |
Вес |
Больше (благодаря толстой полке) |
Меньше, выгоден для второстепенных задач |
Свариваемость |
Отличная |
Зависит от стали и технологии гибки |
Применение |
Несущие конструкции, опоры, балки |
Легкие перегородки, усиления, фермы |
Когда выбирать гнутый, а когда горячекатаный швеллер
- Если конструкция нагруженная и работает на изгиб, лучше выбирать горячекатаный швеллер — он надежнее и долговечнее.
- Для легких перегородок, временных сооружений или некритичных конструкций достаточно гнутого профиля — это выгоднее по цене и массе.
- При необходимости нестандартных размеров, которых нет в ГОСТ 8240-97, гнутый швеллер незаменим — его легко адаптировать под задачу.
Пример: если проект требует профиля с высотой стенки 37 мм и шириной полки 40 мм — такой швеллер невозможно получить прокаткой, но его легко согнуть из листа 2,5–3 мм на профилегибочном стане.
Подробно о том, как выбрать швеллер, рассказываем в нашей статье: https://steelradar.ru/article/kak-vybrat-shveller/
Швеллер У и П — в чем разница
Швеллеры серий У и П — это два основных типа горячекатаных равнополочных профилей, изготавливаемых по ГОСТ 8240-97. Их различие — не только в названии и геометрии, но и в области применения, совместимости с крепежом и показателях жесткости.
Геометрия: параллельные или с уклоном
- Швеллер П — имеет параллельные внутренние грани полок, то есть угол между стенкой и полкой составляет ровно 90°. Толщина полки — постоянная по всей ширине.
- Швеллер У — отличается уклоном внутренних граней полок под углом 4–10%. Это значит, что полка толще у основания и сужается к краю. Угол между полкой и стенкой менее прямого.
Уклон в серии У — не эстетика, а технологическая необходимость: такой профиль проще прокатывать, но он хуже подходит для болтовых соединений и монтажных работ.
Обозначения и типоразмеры
Маркировка включает:
- число — высота профиля в см;
- букву — серию.
Пример:
16П — швеллер с высотой 160 мм, параллельные грани.
16У — такой же по высоте, но с уклоном внутренних граней.
Сортамент ГОСТ 8240-97:
Серия |
Уклон полок |
Высота (мм) |
Ширина полок (мм) |
Толщина стенки (мм) |
Толщина полок (мм) |
У |
есть |
50–400 |
32–115 |
4,4–8 |
7–13,5 |
П |
нет |
50–400 |
32–115 |
4,4–8 |
7–13,5 |
Теоретическая масса 1 погонного метра — практически совпадает: от 4,84 до 48,3 кг в зависимости от типоразмера.
Жесткость и сопротивление изгибу
Геометрия полок напрямую влияет на жесткость на прогиб:
- По оси X-X (вертикальная): значения моментов инерции у обоих профилей схожи.
- По оси Y-Y (горизонтальная): тут швеллер П отличается от У — у П-швеллера значения выше — до 20%, благодаря параллельным граням и равномерной толщине.
Показатель |
Швеллер У |
Швеллер П |
Момент инерции Iy |
5,61–642 см⁴ |
5,95–760 см⁴ |
Момент сопротивления Wy |
2,24–83,9 см³ |
2,38–99,7 см³ |
Вывод: швеллер П предпочтительнее там, где важна жесткость конструкции, особенно при боковых или комбинированных нагрузках.
Область применения
- Швеллер У
Обычно применяется как опорный элемент в конструкциях, где нет болтовых соединений и используются крепления на сварке. - Швеллер П
Используется при точной стыковке и крепеже — применяется в строительстве, в том числе из-за удобства монтажа и организации соединений. Благодаря точной геометрии особенно удобен при сборке в стык.
Другие серии швеллеров по ГОСТ 8240-97
- Э (экономичные швеллеры) — уменьшенная толщина стенки, используется для облегченных конструкций.
- Л (легкие швеллеры) — сниженная толщина стенки и полок; подходит для легких нагрузок, эстетических конструкций.
- С (специальные швеллеры) — профили с индивидуальными геометрическими особенностями под нестандартные задачи.
Инженерный подход: швеллер П можно заменить на У только при пересчете прочностных характеристик. А вот У на П — допустимо даже без перерасчета, если размеры совпадают.
Примеры
Рассмотрим отличия между швеллерами на конкретных типоразмерах — это поможет понять, как геометрические и прочностные параметры влияют на выбор при проектировании.
Отличия швеллеров 16П и 16У
Швеллеры 16П и 16У имеют одинаковую высоту профиля — 160 мм, но различаются конфигурацией полок:
- 16П — параллельные полки, угол 90°, толщина полок постоянна;
- 16У — внутренние грани полок под уклоном, толщина полок меняется от основания к краю.
Момент инерции Iy у 16П выше, что дает большую устойчивость при поперечной нагрузке. Это важно, например, при монтаже мостов, крановых путей, конструкций с горизонтальной составляющей усилия.
Швеллер 16У чаще используется в строительных каркасах, где нагрузка передается в вертикальной плоскости — например, в ограждающих конструкциях и стойках.
Чем отличается швеллер 12У от 12П
Швеллер 12У — бюджетное решение с уклоненными внутренними полками. Идеален для опор, усиливающих элементов в условиях, где точное сопряжение с болтовыми узлами не критично.
Швеллер 12П — точный профиль, удобен в монтажных системах: лестничные марши, анкерные рамы, фланцевые соединения. Его геометрическая стабильность особенно важна при серийной сборке и сварке.
Швеллер 8У и 8П: отличия
8П — востребован в производстве рам, эстакад, машиностроительных элементов, где важна точная посадка в узлах.
8У — применяется в второстепенных металлоконструкциях, например, в ограждениях, малых архитектурных формах, навесах. Он дешевле и доступнее, но требует большей точности при монтаже вручную.
П-тип, даже при одинаковом весе с У, дает лучший результат по нагрузке на изгиб — что важно при расчетах по II группе предельных состояний (ГСП).
Вывод
При выборе между типами швеллеров важно учитывать:
- направление и характер нагрузки;
- тип соединений (болты, сварка, стыковка);
- требования по точности;
- бюджет проекта.
Для конструкций с множеством узлов и соединений выбирайте П-серию.
Для опор и общестроительных работ — У-серию.
А для нестандартных решений — гибкие по сортаменту гнутые швеллеры.
Подберите подходящий для вашей задачи швеллер в каталоге STEEL RADAR: https://steelradar.ru/catalog/shveller/