Металлический швеллер: описание, виды, обзор характеристик

Что это такое? Металлический швеллер – незаменимый элемент для создания несущих конструкций. При производстве профилей применяют различные технологии и виды стали. Используемые материалы классифицируются по нескольким характеристикам.

Какие есть виды? Швеллеры различаются по материалу, назначению, форм-фактору, исполнению и многим другим параметрам. Соотношение многообразия этих элементов определяет такое понятие, как сортамент.

Что такое металлический швеллер

Швеллер – это профиль из металлического проката, имеющий П-образное поперечное сечение, изготавливаемый холоднокатаным или горячекатаным способом из различных видов стали, включая нержавеющую. В связи с этим характеристики данных приспособлений включают в себя как общие параметры (массу, размер), так и частные (материал изготовления, технологию производства). Качественные металлические швеллеры должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.

Для большей части П-образных профилей характерны параллельные грани полок, однако производители также выпускают металлические швеллеры, в которых полки выполнены под определенным наклоном. Такой сортамент отличается высокой жесткостью и малой массой, что позволяет широко использовать его для строительства конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам.

Металлические швеллеры обладают следующими преимуществами:

• устойчивостью к нагрузкам на изгиб, а также на разрыв и сжатие;
• высокой прочностью;
• устойчивостью к ударным нагрузкам, способным повредить готовому строению.

Для чего нужен металлический швеллер

Благодаря названным выше достоинствам металлические швеллеры широко применяются в строительстве и производстве, включая автомобилестроение. Без них невозможен выпуск грузовых транспортных средств. При помощи П-образных профилей усиливают несущие конструкции.

Строительство зданий и сооружений также не обходится без этого вида сортамента, их используют в качестве поперечных опор и межэтажных перекрытий. Кроме того, П-образные профили необходимы для возведения каркасных сооружений, монтажа пандусов. Стальные швеллеры усиливают прочность перекрытий, поскольку устойчивы к воздействию повышенной поперечной или осевой нагрузки. Благодаря своим характеристикам они незаменимы при строительстве перекрытий с большими пролетами.

При выборе подходящих металлических швеллеров необходимо обратить внимание на их соответствие требованиям ГОСТов, перечисленных в специальных таблицах. Правильный подбор материалов существенно облегчает решение поставленных перед застройщиками задач. П-образный сортамент применяют при строительстве каркасных опорных сооружений.

Использование металлических швеллеров не ограничивается сферой машиностроения и возведения каркасных сооружений, без них не обходится производство кранов и вагонов. В этом случае они выступают в роли рам и каркасов. Подходят П-образные профили и для усиления (армирования) железобетонных конструкций.

Какие виды металлических швеллеров существуют

В зависимости от материала изготовления металлические швеллеры делятся на стальные и алюминиевые. Алюминиевый металлопрокат обладает меньшей прочностью по сравнению со стальным, легче гнется, ломается, практически не гасит вибрацию, передает ее на другие элементы конструкции. Для получения более пластичного состава используют сплав алюминия с легирующими присадками, такими как магний, медь, железо и пр. Тем не менее, по прочности и плотности профили из алюминиевых сплавов будут уступать изделиям из стали.

П-образные профили изготавливают только из металла, неметаллические швеллеры (композитные или пластмассовые) не выпускаются. Большинство видов стали, кроме инструментальных, т. е. повышенной твердости, можно раскраивать в разных проекциях и сверлить.

Стальные металлические швеллеры также легко подвергаются обработке (сверлению, сварке, резке и обточке), однако отличаются более высокой твердостью и прочностью по сравнению с алюминиевыми. Соответственно, профили из алюминия нельзя использовать как основной элемент при возведении несущих конструкций строений и сооружений. В то же время этот вид сортамента допустимо применять для строительства вспомогательных каркасов, если его толщина в три раза превышает толщину стали в аналогичных изделиях.

К примеру, для изготовления каркасов крытых автобусных остановок используют стальные уголки и швеллеры, поскольку конструкция должна быть устойчивой к повышенной ветровой и снеговой нагрузкам. В то время как направляющие, удерживающие прозрачные оргстеклянные листовые вставки, могут выполняться из гнутых алюминиевых профилей с тонким U-образным зазором.

В зависимости от исполнения профили могут быть:

1. Гнутыми (с U-образным разрезом) – их используют для отделочных работ и изготовления мебельных каркасов, поскольку в этом случае острые углы могут испортить внешний вид изделий.
2. Резкоугольными (с П-образным разрезом) – применяют при возведении несущих конструкций. Их основная задача заключается в устойчивости к воздействию весовой нагрузки, давлению вышерасположенных элементов, людей, работающих на объекте. Поэтому на первое место выходят прочность и устойчивость к различным негативным воздействиям, эстетическая составляющая для П-образных швеллеров не важна.

В зависимости от назначения металлические швеллеры делятся на автомобильные и вагоностроительные. При производстве ходовой, несущей конструкции транспортных средств и вагонов используются профили длиной от 4 до 13 м, отвечающие требованиям ГОСТ 19425-1974 и 52671-1990 соответственно. При изготовлении металлопроката для фур, трейлеров, эвакуаторов, платформ для перевозки техники, самолетов и ракет длина изделий предварительно обговаривается с заказчиком и может составлять от двух до нескольких десятков метров.

Заводы по производству металлопроката предлагают потребителям изделия мерной и немерной длины. При использовании мерных профилей остаток может составить до 5 % от веса штабеля. Остаток по длине должен превышать 3 мм. При этом не стоит использовать большие остатки, поскольку сами по себе П-образные профили достаточно массивны, вес погонного метра может быть более 100 кг. В зависимости от прочности сортамент делится на высокопрочный, относящийся к классу А, и стандартный, входящий в класс В. Ко всем швеллерам предъявляются повышенные требования, касающиеся их прочности.

В зависимости от исполнения полок производители предлагают изделия, в которых полки имеют уклон в направлении друг от друга. При этом сами полки параллельны, не отгибаются в стороны, а их толщина уменьшается от задней стенки к конечным боковым кромкам. Угол наклона может составлять до 3° на одну из продольных боковых сторон металлического швеллера.

В зависимости от ширины полок металлические швеллеры делятся на: 

• равнополочные, которые должны соответствовать требованиям ГОСТ 8278-1993;
• неравнополочные.

В зависимости от точности выполнения выпускают:

• высокоточный металлопрокат класса A;
• повышенной точности класса B;
• стандартный класса C.

Готовые изделия для придания большей прочности и коррозионной устойчивости покрывают цинком, реже – анодируют медью, алюминием или хромом.

В зависимости от типа проката профили делятся на:

• горячекатаные;
• холоднокатаные с более гладкой поверхностью, меньшей шероховатостью, без грубых допусков.

Маркировка металлических швеллеров

На готовых изделиях указывается не только ГОСТ, в соответствии с которым они изготовлены, но и наносится буквенно-цифровая маркировка. Последнюю используют для обозначения размера металлических швеллеров, площади поперечного сечения и массы изделия. Сортамент, выпускаемый согласно требованиям ГОСТ 8240-97, также дополнительно маркируется буквами и цифрами, при этом первая цифра обозначает размер профиля, который определяют, исходя из расстояния между полками.

Выбирая, какой металлический швеллер купить, необходимо ориентироваться на нагрузки, которым будет подвергаться конструкция в процессе эксплуатации, место и цели применения профилей.

Буквы в маркировке используются для обозначения типа металлопроката, строения и расположения его граней:

• «П» – означает параллельные полки;
• «У» – грани, расположенные под углом;
• «Э» – экономичные металлопрофили;
• «Л» – легкие по весу;
• «С» – свидетельствует о специальном назначении металлических швеллеров.

Параметры металлопроката указываются с использованием следующих условных обозначений:

• h – высота стенок профиля (основная величина);
• b – ширина полок;
• S – толщина основной стенки;
• R – радиус закругленной стороны полки;
• t – толщина полок;
• r – общий радиус закругленности полок.

Нюансы выбора металлических швеллеров

При выборе металлических швеллеров необходимо подбирать профили нужного типа и класса, которые приближены к меньшему значению размера и массы, а также исходя из инерции по оси, сопротивления по оси элемента, радиуса инерции. Начинающие застройщики приобретают металлопрокат, имеющий запас прочности (по весу, толщине и ширине стенок). Швеллеры должны без проблем выдерживать нагрузку, в три раза превышающую предполагаемую. Особенно это актуально при возведении зданий, строений и сооружений в местностях с повышенной сейсмической активностью.

При выборе подходящих изделий следует обращать внимание на простоту их обработки. Они должны быть прочными, оптимально сочетающими в себе упругость, ударную вязкость, твердость и при этом минимальные горячеломкость (устойчивость к появлению трещин в процессе сварки) и хладноломкость.

О целостности сварных швов судят по склонности сплава к температурным деформациям, не допускающим образования чрезмерного числа микротрещин в процессе остывания шва. Простые среднеуглеродистые виды стали типа Ст3 с этими задачами в полном объеме не справляются. Для выбора металлических швеллеров с определенными механическими и физическими характеристиками, позволяющими использовать их в процессе возведения каркасно-монолитных многоквартирных домов, следует обратиться к компании-производителю металлопроката.

Металлические П-образные профили – востребованная в строительстве продукция, выпускаемая как российскими, так и зарубежными производителями. Поскольку технология их изготовления одинакова, лучше обратить внимание на металлопрокат отечественного производства, поскольку цена металлических швеллеров ниже, а качество не уступает иностранным изделиям.

При выборе материалов необходимо ориентироваться на стандартные типоразмеры металлических швеллеров, определяемые требованиями соответствующих ГОСТов. Это позволит облегчить и упростить процесс проектирования зданий, поскольку расчеты помогут в определении точного количества профилей, допустимой нагрузки, а также уберегут от затрат на приобретение лишней продукции.