Графік роботи: Пн-Пт: 9:00-18:00

  • Пн.
  • Вт.
  • Ср.
  • Чт.
  • Пт.
  • Сб.
  • Вс.

Швеллер — один из важнейших видов металлопроката, применяемых в строительстве и машиностроении. Его «П»-образное сечение даёт хорошую жёсткость и удобство при сборке каркасов, балок перекрытий и опорных конструкций. При выборе конкретного швеллера часто ориентируются на «номер», который условно указывает высоту сечения (например, №14, №16, №20). Но далеко не все учитывают, что у одного и того же «номера» может быть разная толщина стенки (и полок), а это критически влияет на несущую способность. Ниже рассмотрим, в чём конкретно проявляется это влияние, к чему может привести недооценка толщины и как правильно подойти к выбору.

Что такое толщина стенки швеллера и почему она важна

  1. Основная геометрия: Швеллер – профиль с высотой (или «номером») и полками. Толщина стенки — это толщина «вертикальной» части. У горячекатаных швеллеров она бывает одной из нескольких типовых величин (зависит от серии «Б», «П», «В»). У гнутых швеллеров её могут сделать «под заказ» (например, 4 мм, 5 мм, 6 мм).
  2. Роль в прочности: Толщина стенки во многом определяет площадь поперечного сечения и жёсткость профиля при изгибе. Чем толще стенка, тем выше способность швеллера сопротивляться изгибу и не «прогибаться» под нагрузкой.
  3. Влияние на устойчивость: Если стенка очень тонкая (при большой высоте), появляется риск, что она потеряет устойчивость, начнёт «выпучиваться» при сжатии. Толщина стенки способна уберечь от этого эффекта и сохранить надёжность конструкции под высокими нагрузками.

Разница между разными сериями и гнутыми профилями

нагрузка на швеллер

  1. Горячекатаный прокат: В сортаменте есть серии (к примеру, «Б», «В», «П») одного и того же «номера» швеллера (допустим, №16). Серия «В» или «П» может иметь стенку толще, чем «лёгкая» серия. Это повышает массу 1 м профиля, но и даёт заметный прирост несущих параметров.
  2. Гнутые швеллеры: Делают из рулонной или листовой стали методом холодной гибки. Здесь толщина может быть выбрана шире (часто 3–6 мм), что даёт инженеру возможность гибко подстраивать прочность под нужные расчёты.
  3. Разница в прочности: При одной и той же высоте, но более толстой стенке (например, прирост всего 1–1,5 мм), швеллер может выдерживать на 10–30% большие изгибающие моменты, что критически важно в балках и ригелях.

Влияние толщины на моменты сопротивления и прогиб

  1. Момент сопротивления: Этот параметр в инженерных расчётах показывает, какую нагрузку (в виде изгибающего момента) может взять балка, прежде чем достичь недопустимого напряжения. Толщина стенки напрямую повышает этот показатель: чем она больше, тем лучше швеллер противостоит изгибу.
  2. Снижение прогиба: Жёсткость профиля возрастает с ростом толщины. Если хочется, чтобы балка или перекрытие «не гуляло» и не провисало, нужно ориентироваться не только на высоту, но и на толщину.
  3. Примеры: Разница между «лёгкой» серией и «усиленной» при одном и том же номере швеллера иногда достигает 20–30% по жёсткости и прочности. Это означает, что «легкий» вариант может оказаться недостаточным под заданную нагрузку, а «усиленный» (с бо́льшей толщиной) будет работать с достаточным запасом.

Локальная устойчивость и критические эффекты при тонких стенках

  1. «Выпучивание»: При высоких нагрузках, особенно на сжатие или на участках, где швеллер испытывает большие растяжения по одной стороне, тонкая стенка может изгибаться внутрь. Это называется «локальной потерей устойчивости».
  2. Удлинённые швеллеры: Если балка длинная, а стенка тонкая, получается большое отношение высоты к толщине. Это сильно повышает риск нестабильной работы и вибраций.
  3. Коррекция:
    • В горячекатаном прокате надо выбирать серию с толстой стенкой.
    • В гнутом — заказывать профиль с большей толщиной.
    • При необходимости добавлять рёбра жёсткости или подкосы, если уже есть профиль с «тонкими» стенками, но нужно исключить деформации.

Пример на практике: «один номер — разные серии»

нагрузка на швеллер

  1. Одинаковая высота, разная толщина: Скажем, швеллер №16 (высота примерно 160 мм) может иметь толщину около 5 мм в «лёгкой» серии и 6–6,5 мм в «усиленной». Вроде бы разница «всего» 1–1,5 мм, но этого достаточно, чтобы несущая способность выросла до 20–30%.
  2. Применение:
    • «Лёгкий» вариант подойдёт, если нагрузки умеренные и хочется уменьшить массу конструкции (и её стоимость).
    • «Усиленный» (толще) берут, когда расчёт показывает более высокие изгибающие моменты или требуются меньшие прогибы.
  3. Цена и вес: Утолщение стенки повышает массу на метр погонный. Стоимость растёт пропорционально весу. Однако при крупных проектах небольшой прирост стоимости металла может быть оправдан ради снижения рисков перегруза или провисания.

Критическая роль коррозии при тонких стенках

  1. Ржавчина «съедает» толщину
    В агрессивной среде, при плохой покраске или контакте с влагой, металл окисляется. За несколько лет может исчезнуть 0,5 мм и более. Если стенка изначально тонкая (3–4 мм), это сильнее скажется на остаточной прочности.
  2. Защита
    • Грунтовка и покраска минимум в два слоя (особенно важна кромка).
    • Регулярный осмотр, обновление лакокрасочного покрытия.
    • Иногда целесообразна горячая оцинковка, если конструкция наружная.

Что делать, если уже поставили «тонкий» швеллер, а нагрузка растёт?

  1. Усиление листами
    К стенке швеллера можно приварить полосу или лист, фактически увеличивая её толщину и повышая момент сопротивления.
  2. Сдваивание
    Поставить второй швеллер рядом или «спинками» (зависит от конфигурации), получая более мощную балку.
  3. Добавление рёбер
    Если проблема в локальном «прогибе» полок или стенки, можно ставить рёбра жёсткости, короткие дополнительные элементы.

Все эти методы требуют сварочных работ и аккуратных расчётов. Но они позволяют компенсировать ошибку, когда изначально выбрали тонкостенный профиль.

Практический пример выбора

Вообразим, что для балки длиной 4 м нужна несущая способность, соответствующая определённому уровень нагрузки, и, при просмотре сортамента, мы видим:

  • Швеллер 14 «лёгкой» серии: момент сопротивления, скажем, условно 50 единиц.
  • Швеллер 14 «усиленной» серии: 60 единиц (на 20% выше), а толщина стенки и полок у второго варианта больше на 1–1,5 мм.

Если расчёт показывает, что нам нужно хотя бы 56 единиц, «лёгкая» серия не подойдёт: балка будет перегружена. Значит, выбираем «усиленный» вариант — пусть дороже, но зато подходит под нагрузку. Та самая добавка толщины даёт необходимый резерв прочности и не даёт швеллеру излишне прогибаться под весом.

Советы инженеров и строителей

нагрузка на швеллер

  1. Всегда смотрите не только на номер швеллера, но и на его серию или фактические параметры толщины, которые указаны в сортаментных таблицах.
  2. Сравнивайте массу и момент сопротивления (и/или примерные показания в техническом описании). Если у одного варианта толщина стенки больше, то, скорее всего, и прочность, и жёсткость у него выше.
  3. Не скупитесь на запас прочности: иногда разумнее взять швеллер с немного большей толщиной, чтобы избежать проблем с вибрациями, прогибом или возможными перепланировками в будущем.
  4. Обращайте внимание на коррозионную среду: тонкие стенки нуждаются в более тщательном уходе, ведь даже небольшая ржавчина может сильно снизить их рабочую толщину.
  5. Если уже стоит швеллер и нагрузки растут: продумайте методы усиления (листы, накладки, сдваивание), не дожидаясь, пока возникнет аварийная ситуация.

Какую нагрузку выдерживает швеллер?

Толщина стенки швеллера — ключевой параметр, определяющий, насколько он будет прочным, жёстким и устойчивым. При одинаковой высоте и «номере» профиля разница в 1–2 мм по толщине способна дать 10–30% прироста несущей способности. Выбирая швеллер, важно учитывать именно этот момент, чтобы конструкция удовлетворяла требованиям по прогибу, прочности и не теряла устойчивости при эксплуатации. Если толщина стенки занижена, могут возникнуть повышенные вибрации, провисы и риск локального повреждения. Правильный подбор «серии» швеллера или гнутого профиля, а также регулярная антикоррозионная защита — залог долговечной и безопасной работы всей конструкции.