Швеллеры: виды, размеры и применение

Выбор металлического проката — ответственный этап множества производственных процессов. Специалистам необходимо учесть ряд критериев, чтобы приобрести качественный материал, который будет подходить по всем требованиям к эксплуатационным параметрам. Для этого нужно досконально разбираться в типах, разновидностях, характеристиках и спецификациях промышленной номенклатуры металлопроката.

Рассказываем простыми словами, что собой представляют металлические швеллеры, какие виды и размеры швеллеров бывают, какой металл применяется для изготовления профиля и где используется готовая продукция.

Что такое швеллер

Стальной швеллер — продукт фасонного металлопроката, разновидность стандартного профиля. Изготавливается методом горячей прокатки при температуре до 1200 градусов из крупногабаритной заготовки. Выпускаются и холоднокатаные изделия. Характерная особенность швеллера — сложная П-образная форма.

Конструкция позволяет металлу выдерживать значительные нагрузки, поэтому изделие широко применяется в строительстве. Швеллерные балки используют для создания каркасов зданий, мостов, лестниц и других объектов с высоким уровнем прочности. Производственный процесс регламентируется отечественными и международными стандартами, а сами изделия должны соответствовать требованиям ГОСТ.

При этом применяются разные технологии производства и виды стальных сплавов, поэтому готовые продукты различаются по назначению и функциональным характеристикам.

Устройство швеллера

В сечении швеллер состоит из следующих частей: средней (основной) стенки и боковых сторон, которые называются полками. Полка швеллера — это горизонтальный элемент профиля, который равномерно распределяет поперечную нагрузку. Выступающие параллельные грани П-образного профиля делают как равными, так и неравными. Есть сортаменты с непараллельными гранями — такой швеллер делается на заказ, отличается повышенной жесткостью.

Качественный швеллер — это профиль, изготовленный строго по ГОСТ, неоднократно проверенный на отсутствие дефектов. Брак, допущенный в процессе производства, или ошибки в выборе нужного вида швеллера могут стать причинами обрушения возведенных строительных конструкций. По этой причине металлические профили для каркасов зданий и инфраструктурных сооружений нужно подбирать с особой тщательностью. Этой работой занимаются инженеры с соответствующей специализацией.

Стальной швеллер — универсальное изделие, которое используется почти во всех сферах промышленности. Широкая сфера применения обусловлена преимуществами:

• повышенная прочность — конструкции выдерживают значительные нагрузки, в том числе ударные;
• сопротивление к нагрузкам на изгиб, разрыв и скручивание;
• относительно низкий удельный вес, что упрощает транспортировку, монтаж и облегчает вес готовых сооружений;
• большая вариативность — различные уклоны, формы и размеры выступающих граней позволяют использовать изделия для реализации проектов со сложной геометрией;
• устойчивость к коррозии, перепадам температур, ультрафиолету, агрессивных жидкостям и другим внешним факторам;
• равномерное распределение нагрузок — в конструкциях центр тяжести смещен в направлении торцов, что снижает риск слома по средней линии;
• долгий срок службы — профиль используется десятки лет без снижения функциональных характеристик;
• относительно низкая цена.

Основные параметры балок — длина и высота ножек. Есть различия по толщине металла и степени обработки поверхности. В торговой маркировке ключевые показатели изделия обязательно обозначаются. Номер швеллера помогает определить его размер, который измеряется в сантиметрах. Например, высота швеллера 8У будет равна 8 см, а швеллера 20П — 20 см.

Как выглядит швеллер

Виды швеллеров

Изделия классифицируются по нескольким параметрам. Рассмотрим наиболее значимые разновидности по форме, технологии производства и другим параметрам.

По форме и габаритам

Металлургическая отрасль выпускает обширную номенклатуру балок, но базовым считается профиль со следующими внутренними размерами:

• Ширина полок — от 32 до 115 мм.
• Высота — от 50 до 400 мм.

Внутренние грани полок бывают строго параллельными, закругленными, направленными под углом друг к другу. Конфигурация влияет на устойчивость к нагрузкам, по этой причине произвольно менять один вид на другой не рекомендуется — это может повлиять на прочность конструкции.

В свою очередь изделия с уклоном полок бывают стандартными и усиленными — такие профили используются в автомобиле- и вагоностроении.  

Выпускается прокат мерной и немерной длины. В первом случае металлопрокат режут на части нужного размера. Для изделий повышенной точности (до 6 м) погрешность по длине не должна превышать 30 мм. Отклонения для более длинного профиля — 50 мм.

Немерный металлопрокат — это либо изделия разной длины, либо небольшие куски швеллера, которые используют в вагоно-, судо- и станкостроении.

По способу производства

Швеллеры изготавливают путем горячей или холодной обработки металла. В первом случае используется горячая заготовка, которой придают нужную форму на сортовом стане. Технология холодного проката (гибка) применяется на профилегибочных станках. Такие швеллеры менее прочные и используются для специализированных заказов.

Горячекатаный профиль оставляет основной ассортимент изделий. Швеллеры, полученные таким способом, наиболее востребованы в промышленности и применяются для изготовления износостойких строительных конструкций и сооружений.

В процессе производства болванку подвергают температурному воздействию и пропускают через прокатный стан. Пластическая деформация придает заготовке нужную форму. Металлическая структура при этом не меняется, а сам профиль приобретает необходимые параметры прочности и износостойкости.

На прокатном стане можно изготавливать разнообразную номенклатуру, включая профили специальных серий для дальнейшего использования в промышленных операциях.

Холоднокатаный профиль — это так называемый гнутый швеллер, который в свою очередь бывает равнополочным и разнополочным. Балки формируются на профилегибочных станках методом деформации.

Холодная обработка имеет свои преимущества в виде одинаковой толщины сечения всего профиля и более гладкой поверхности металла. Однако такой швеллер уступает горячекатаному по прочности.

По форме разреза

Профили бывают с U-образным разрезом и П-образным. В первом случае это изделия с гнутыми полками, которые используют в основном для производства мебельных каркасов или отделочных работ.

П-образный разрез — это наиболее распространенный профиль, применяемый в строительстве. Основные качества таких изделий — прочность, устойчивость к нагрузкам, долговечность.

По маркировке

На промышленных балках производитель указывает ГОСТ, которому соответствует изделие, а также литеры и цифры маркировки. Обозначается размер, площадь сечения, масса, другие параметры.

Буквы в маркировке указывают на особенности полок и свойства конструкции:

• «П» — полки с параллельными гранями.
• «У» — полки с наклоном.
• «Э» — экономичный профиль из низколегированной стали.
• «Л» — легкий профиль толщиной от 3 до 5 мм.
• «С» — специфические серии, выпускаемые на заказ.

Профили типа «У» с так называемым косыночным распределением нагрузки менее прочны, чем «П», но они предпочтительны для определенных типов строительных и промышленных конструкций.

Материалы для изготовления

Для производства металлопроката типа швеллер применяются высокопрочные стальные сплавы разных марок. Чаще это низколегированная конструкционная углеродистая сталь с добавлением хрома и никеля.  Реже применяется нержавеющая сталь — сплав с титаном и молибденом. Состав влияет на такие характеристики профиля, как прочность, жесткость и устойчивость к внешним воздействиям.

Выпускается также алюминиевый металлопрокат. Швеллеры из сплавов алюминия по многим показателям уступают стальным. Они менее устойчивы к нагрузкам, их проще повредить и разрушить, они плохо гасят вибрацию по причине легкого веса. Чтобы усилить, в сплавы добавляют легирующие присадки — магний, медь и другие. Однако достичь прочности и устойчивости стальных швеллеров не удается.

Тем не менее алюминиевые профили выпускаются, поскольку их легкий вес становится преимуществом в ряде производственных процессов. Их используют для возведения вспомогательных конструкций при условии, что толщина не менее чем втрое превышает толщину стали в аналогичных сооружениях.

Например, для каркасов стандартных автобусных остановок применяют стальной швеллер, так как конструкция должна быть максимально устойчивой к ветру и снеговой нагрузке. При этом направляющие, удерживающие прозрачные вставки из оргстекла, можно использовать из алюминиевых профилей.

Применение швеллеров

Металлический П-образный профиль обладает многочисленными достоинствами, что обуславливает его широкое применение.

Особенно востребован швеллер в строительстве. Его используют для возведения следующих сооружений:

• Каркасы зданий. Из стального профиля делают несущие металлоконструкции — колонны, стойки, фермы, арки. Швеллеры обеспечивают прочность и стабильность сооружений. При этом элементы строений соединяются сваркой, болтами и другим крепежом.
• Фундаменты и стены. В монолитном строительстве швеллер применяют при заливке фундамента и возведении стен.
• Мосты, акведуки, надземные переходы. Балки составляют металлическую основу мостов и пролетов, перенося нагрузку с дорожного полотна на опоры.
• Остановки общественного транспорта. Благодаря швеллерам сооружения служат дольше.
• Промышленные склады, цеха. Такие сооружения создают защищенное пространство для складирования товаров, стройматериалов, организации производства.
• Металлические лестницы и площадки. Швеллеры формируют прочный каркас для лестничных конструкций и перемещения по ним людей и грузов.
• Реконструкция и ремонт. Швеллерные конструкции устанавливают для повышения стабильности сооружений.

Строительство — не единственная отрасль, в которой активно применяется стальной прокат. Еще одно направление — машиностроение. Швеллеры в грузовом, легковом и специализированном транспорте служат рамой для фиксации других элементов — силовых агрегатов, насосных установок, приводов, валов и т.д.

В авиастроении из швеллеров делают шасси и другие элементы — они обеспечивают жесткость несущим конструкциям. В железнодорожной промышленности П-образный металлопрокат используют для изготовления инфраструктуры, в том числе для строительства путей и платформ.

Металлические балки П-образного типа применяются также для сооружения стоек и опор для промышленного оборудования, станков, конвейеров, производственных линий, транспортировочных систем.

Другие сферы применения:

• Мебель. Служат каркасом для столов, полок, кронштейнов, других элементов или интерьерных сооружений.
• Ландшафтный дизайн. Из швеллеров делают ограждения, каркасы скамеек, беседок.
• Энергетика. Профиль применяют для возведения электростанций, генераторов, прочих объектов энергетики.
• Судостроение. Производство корпусов, судовых балластных элементов, рулевых устройств.
• Вагоностроение. Балки используются в качестве каркаса при изготовлении вагонов.

Кроме того, швеллеры различных стандартов используют для сооружения несущих конструкций и армирования во многих других отраслях.

Как подобрать швеллер

Выбор сортамента зависит от назначения профиля и требований к объекту, в котором будет использоваться металлопрокат.

Определить, какой нужен швеллер, помогут основные параметры:

• Запас прочности. Необходимо рассчитать, чтобы предельная нагрузка на элемент не менее чем втрое превосходила запланированную строительную. Это особенно важно для жилых и общественных зданий, которые строятся в зонах сейсмической опасности.
• Механические характеристики. Параметры металлопроката не должны отклоняться от заданных более чем на 5%.
• Материал. Чаще всего применяется сталь, которая обладает максимальной прочностью и устойчива к любым нагрузкам. Если эти характеристики критически важны, лучше приобрести балки из нержавеющей стали, защищенные от коррозии.
• Требования проекта. Необходимо учитывать требования к особой обработке поверхности и особенности монтажа.

Эксперты рекомендуют выбирать швеллер с дополнительным запасом прочности. Спросом пользуются универсальные типоразмеры профилей отечественного производства, соответствующие требованиям ГОСТ. Ознакомьтесь с нашим сортаментом в каталоге: https://steelradar.ru/catalog/shveller/