Швеллер — это «П»-образный металлический профиль, который благодаря своей геометрии сочетает высокую жёсткость с относительной лёгкостью монтажа. Его используют повсеместно в строительстве (балки, ригели, колонны, обвязки каркаса), в машиностроении (рамы, опоры), а также в других индустриях, где важна надёжная металлическая конструкция. Однако при выборе конкретного швеллера нужно ориентироваться не только на «номер» (или высоту), но и на целый ряд параметров: способ производства (горячекатаный или гнутый), геометрию полок (уклон или параллельные), толщину стенки, серию (в случае горячекатаных), а также учитывать собственно расчётные требования по нагрузкам и условия эксплуатации. Ниже мы рассмотрим все основные виды швеллеров, их особенности и приведём профессиональные рекомендации по выбору.
Классификация швеллеров по способу производства
Горячекатаные швеллеры
- Технология: Производятся на прокатных станах из раскалённой металлической заготовки (заготовка проходит через систему валков, приобретающих «П»-образную форму).
- Геометрия и сортамент
- Как правило, полки имеют уклон внутренних граней (до 8–10%), что регламентировано стандартами (например, ГОСТ 8240-97 в странах СНГ).
- «Номер» швеллера (например, №16, №20) ориентировочно соответствует высоте профиля в сантиметрах (16 → ~160 мм).
- Для каждого «номера» существуют разные серии (чаще всего «П», «Б», «В»), которые отличаются толщиной стенки, шириной полок и массой на метр погонный. Например, у №16 в «лёгкой» серии стенка и полки тоньше, а у №16 «усиленной» серии — толще.
- Плюсы и минусы
- Плюсы: высокая прочность, массовая доступность, точность геометрии (в рамках прокатных норм), обширный «классический» сортамент.
- Минусы: наличие уклона полок может затруднять стыковку и монтаж (иногда нужно подгонять детали), а также толщина стенки и полок жёстко заданы сериями — нельзя «тонко» варьировать.
Гнутые (холодногнутые) швеллеры
- Технология: Из листового или рулонного проката путём холодной гибки на профилегибочных станах формируется «П»-образная форма. Толщина стенки может быть от 2–3 мм (для лёгких конструкций) до 8–10 мм (для тяжёлых), при этом высота и ширина полок тоже могут настраиваться «под заказ».
- Геометрия
- Обычно полки параллельны и не имеют уклона (в отличие от большинства горячекатаных).
- Толщина стенки и полок может совпадать (равная) или отличаться — в некоторых станах допускают разные настройки.
- Плюсы и минусы
- Плюсы: гибкая настройка размеров и толщины, идеально параллельные полки, высокоточная геометрия (небольшие допуски). Можно заказать нестандартную длину (7,5 м, 9 м и т. д.) без дополнительной резки.
- Минусы: при больших габаритах и сравнительно тонкой стенке возрастает риск локальной потери устойчивости, «выпучивания». Для очень больших нагрузок горячекатаный профиль может быть надёжнее. Кроме того, в свободной продаже нестандартные гнутые швеллеры встречаются реже — часто их нужно заказывать у профилегибочного цеха.
Виды горячекатаных швеллеров по серии
В странах СНГ ориентируются на ГОСТ 8240-97 (или национальные стандарты, его гармонизированные). Для каждого «номера» (высоты) есть несколько серий:
- Серия «П» (иногда базовая)
- Обычный уклон полок, средняя толщина стенки.
- Часто встречается в оптовых складах и металлобазах.
- Серия «Б»
- Может иметь более широкие полки и/или чуть большую толщину стенки, чем «П».
- Даёт более высокий показатель несущей способности при том же «номере».
- Серия «В» (усиленная)
- Ещё более толстые стенки и полки.
- Самый «тяжёлый» вариант при сохранении «номера». Часто применяется при повышенных нагрузках.
- Параллельные полки
- Реже встречаются в горячекатаной линейке, но некоторые заводы выпускают швеллеры с практически параллельными гранями.
- Удобны в монтаже, но выбор типоразмеров не такой большой, как в классических сериях с уклоном.
Как подобрать конкретный тип (шаги и рекомендации)
- Определить нагрузки: Сначала всегда идёт инженерный расчёт или ориентировочная оценка по таблицам (с учётом длины пролёта, планируемой массы, характеристик материалов). Вам нужно понять, какой приблизительный момент сопротивления и жёсткость требуются.
- Свериться с сортаментом
- Для горячекатаных: ищете «номер» (скажем, №16), и проверяете, какая именно серия (П, Б, В) даёт нужный запас прочности. Часто разница в толщине стенки между «лёгкой» и «усиленной» серией может прибавить 20–30% к несущей способности.
- Для гнутых: уточните у производителя, какие высоты, ширины полок и толщины доступны. Выбираете тот вариант, который покрывает расчётные требования.
- Учесть монтажные условия
- Если вам важно, чтобы полки были параллельны (для удобства сварки с другими элементами), горячекатаная серия с уклоном может не подойти — тогда либо берут серию с почти параллельными полками (если есть в продаже), либо заказывают гнутый профиль.
- При ограниченном доступе или нестандартной длине (например, 7,2 м) бывает проще взять гнутый швеллер под заказ, чем покупать 12-метровый горячекатаный и тратить время на резку/отходы.
- Учесть агрессивную среду
- Если швеллер будет работать во влажных условиях или подвержен коррозионным факторам, предпочесть более толстую стенку либо более надёжную серию (чтобы «запас» прочности не исчез от ржавчины).
- Рассмотреть оцинкованные гнутые швеллеры или дополнительные покрытия.
- Проверить устойчивость: Если швеллер высокий (большой «номер»), но тонкостенный (лёгкая серия или тонкий гнутый профиль), внимательно проверяют не только прочность, но и риск «выпучивания» стенки. В случае сомнений — выбирают более «толстую» модификацию или усиливают местно рёбрами жёсткости.
Сравнение горячекатаных и гнутых швеллеров
Критерий | Горячекатаный швеллер | Гнутый (холодногнутый) швеллер |
---|---|---|
Способ производства | Прокат при высокой температуре | Гибка листа (холодная) на профилегибе |
Геометрия полок | Часто с уклоном (8–10%) | Обычно параллельные |
Выбор толщины | Ограничен сериями (П, Б, В) | Гибкое «под заказ», 3–8 мм или более |
Ассортимент | Номера от 5 до 40 (в мм ~50–400), есть типовые длины 6, 12 м | Можно выполнить любую длину до тех. ограничения. Много «нестандартных» размеров |
Масса при требуемой прочности | Часто выше (т. к. сортамент жёстко задан) | Можно оптимизировать (тоньше там, где допустимо) |
Уклон полок | Может затруднять сварку и монтаж | Нет уклона → удобнее при стыковке |
Цена | Зависит от массовости, обычно известна | Зависит от заказа, может быть дороже или дешевле, если «нестандарт» |
Устойчивость | Высока, но при лёгкой серии надо следить за толщиной | При больших высотах и тонкой стенке возможны проблемы «выпучивания» |
Практические советы
- Смотрите не только «номер», но и серию (если горячекатаный): «Усиленная» серия может значительно повысить жёсткость и несущую способность, особенно важно при длинном пролёте или больших нагрузках.
- Проверяйте толщину стенки и полок: В техническом описании или сортаментных таблицах указываются эти параметры. Разница в 1–2 мм даёт 10–30% прироста по показателям прочности.
- При наличии уклона полок: Уточните, не вызовет ли это сложности при стыке с другими элементами. Если мешает — подумайте о параллельных полках (в «ПП» серии) или гнутом профиле.
- Гнутый профиль
- Если нагрузка не огромная, а хочется легковесности и точной геометрии — гнутый швеллер может стать оптимальным.
- Однако при больших пролётах и высоких нагрузках гнутый профиль с тонкой стенкой требует тщательных расчётов на устойчивость, возможны дополнительные рёбра жёсткости.
- Учёт условий эксплуатации: Если конструкция на улице или во влажной среде, при «тонком» профиле возрастает риск коррозионной потери толщины. Лучше взять более толстый вариант или хорошенько оцинковать/покрасить.
- Регулярный осмотр и покраска: Для несущих конструкций из швеллеров необходим периодический контроль состояния: наличие ржавчины, трещин. Если конструкция ответственная, иногда применяют ультразвуковой замер толщины.
Частые ошибки при выборе
- Ориентация только на «номер»: например, выбирают №16, думая, что «весь №16 одинаковый». На самом деле серия «Б» может иметь толщину стенки на 1–1,5 мм больше, чем серия «П».
- Недооценка уклона полок: монтажники потом жалуются, что «не сходится» угол при сварке.
- Слепое стремление к «лёгкой» серии (чтобы сэкономить вес и деньги): при расчётах оказывается, что под нагрузками балка «прогибается», или не хватает жёсткости.
- Игнорирование нестандартных размеров при гнутых: некоторые могли бы оптимизировать металлоёмкость, если заказать точную толщину, но не делают этого из-за привычки покупать только «штатный» горячекатаный прокат.
Пример использования в реальном проекте
- Каркас складского помещения: нужен пролёт 6 м, нагрузка предполагается выше средней (хранение материалов). Расчёт показывает, что необходимо примерно 120–130 см³ момента сопротивления. Смотрим горячекатаный №18 «лёгкой» серии — даёт около 100–110 см³ (не хватает). Тогда берём «усиленную» серию (толще стенка), получаем 130–140 см³, что соответствует расчётному запасу. Да, он тяжелее и дороже, но зато гарантирует нужную прочность и минимальный прогиб.
- Небольшой навес длиной 3–4 м: нагрузка лёгкая, перекрытие — поликарбонат. Здесь «избыточный» массивный горячекатаный профиль может оказаться слишком тяжёлым и затратным. Удобнее заказать гнутый швеллер высотой 100–120 мм с толщиной, скажем, 3–3,5 мм. Этого хватит для крыши (после расчёта), и монтаж упростится, ведь профиль легче по массе, а полки параллельные.
Виды швеллеров и их правильный выбор
Чтобы правильно выбрать швеллер, нужно:
- Определить нагрузки (изгибающие моменты, пролёт, условия эксплуатации).
- Рассмотреть горячекатаные варианты: посмотреть «номер» (14, 16, 18, 20 и т. д.) и серию («П», «Б», «В»). Чем «тяжелее» серия, тем толще стенка, выше несущая способность, но и выше масса и цена.
- Сравнить с гнутыми швеллерами: если нужна параллельная полка, точная длина, определённая толщина — гнутые профили могут быть идеальным решением, но следите за устойчивостью (особенно при тонких стенках и больших высотах).
- Учесть монтаж: уклон полок, доступное оборудование для резки и сварки, коррозионные факторы.
- Проверить запас прочности: лучше иметь некоторую «резервную» несущую способность, чем работать на пределе.
В итоге, «правильный» швеллер — это не просто цифра в названии (№14, №16), а именно сочетание требуемой высоты, толщины стенки (и полок), способа проката (горячекатаный или гнутый), и, конечно, соответствия нагрузкам. Такой подход обеспечит безопасную, экономически оправданную и долговечную конструкцию.