Разновидность фасонного металлопроката, имеющая П-образное сечение, состоит из стенки и полок, перпендикулярно расположенных по отношению к перемычке. В переводе с немецкого слово «швеллер» означает «юбка», что напоминает форму арматуры. Название произошло от фамилии немецкого инженера, первым применившим брус подобной формы.

Важнейшая характеристика металлоизделия ‒ это типоразмер. Номер указывает на его высоту. В качестве материала выбирают различные марки чёрной и легированной стали, в зависимости от предстоящей сферы эксплуатации. Длина находится в пределах от 2 до 12 метров. По противодействию вертикальным и скручивающим нагрузкам швеллер уступает лишь двутавру, снабжённому выступающими с двух сторон полками.

Однако при действии сил, перпендикулярных оси швеллер выигрывает, так как смещает центр тяжести к торцам в отличие от двутавровой балки, у которой он находится посередине.

Расположение граней обеспечивает плотное прилегание к основе без подгонки, что ускоряет проведение монтажных операций.

Типы швеллеров

Для изготовления стальных швеллеров используют различные методы и следующие Государственные стандарты:

• горячекатаные общего назначения, ГОСТ 8240;
• специальные горячекатаные ГОСТ:
• 19425 для автомобильной промышленности;
• 5267.0, 5267.1 для вагоностроения;
• 5422 для тракторов;
• 21026 с отогнутой полкой для вагонеток изготавливается из легированных сплавов без ограничения по свариванию;
• гнутые равнополочные, ГОСТ 8278;
• гнутые неравнополочные, ГОСТ 8281.

В документах широкого применения указаны размеры с допусками, технические параметры, справочный вес. В стандартах не приведены максимальные нагрузки, так как они рассчитываются для каждого конкретного случая.

В НД для специальных швеллеров в зависимости от конкретных нагрузок отрасли изменены допуски для основных показателей контроля по сравнению с ГОСТами общего назначения.

Для крупногабаритных металлоизделий необычной формы для изготовления применяют метод сварки на месте.

ГОСТ 8240-97

Сортамент включает размеры для разных серий: П, У, Э, Л, С:

• высоту от 50 до 400 миллиметров;
• ширину полок 32 ‒ 115 мм;
• расчётные величины площади поперечного сечения и массы одного метра;
• длину 2 ‒ 12 м;
• предельные отклонения.

Для разновидности «У» внутренний уклон граней находится в пределах 4 ‒ 10%.

Допускается притупление углов не более 2.5 мм для №20, для больших размеров ‒ 3.5 мм.

Нормированию подлежат косина реза, кривизна. Контроль показателей проводят:

• на расстоянии 0.5 метра от торца ‒ размерные параметры и геометрию;
• в плоскости стенки ‒ высоту, толщину ‒ у торца.

ГОСТ 8278-83

Профили равнополочные (точность высокая, обычная, повышенная), изготовленные путём гибки из холоднокатаных и горячекатаных сплавов в рулонах, делят на высшую и первую категорию качества. В НД приведены чертежи поперечного сечения для металлоизделий из углеродистых разной степени раскисления и низколегированных марок стали. В продажу поступают швеллеры мерной, немерной, кратной мерной длины длиной от 3 до 11.8 м.

Контролируются осевое скручивание, кривизна, волнистость полок, высота.

ГОСТ 8281-80

Неравнополочные металлоизделия, сделанные на профилегибочных станках из рулонов углеродистой и низколегированной стали производят трёх степеней точности: высокой (А), повышенной (Б), обычной (В). Две первые отвечают высшей категории. НД нормирует высоту, ширину полок, толщину, отклонения от прямого угла.

Разрешённая длина от 4 до 11.8 метров. По показателям скручивания, кривизны, волнистости значения должны укладываться в диапазоны допустимых отклонений.

Сфера применения

Стальной длинномерный элемент обладает высокой прочностью при небольшом весе, способен выдерживать значительные нагрузки, поэтому так востребован в следующих отраслях:

• при проведении строительных работ сохраняет стабильность бетона, так как выдерживает изгибающее давление, снижает нагрузку на напряжённом участке;
• значительная длина позволяет использовать в качестве межэтажных перекрытий, для упрочнения кровли, стен, колонн, для возведения мостов;
• для изготовления автомобилей, тяжелой спецтехники, вагонов, станков;
• гашение вибрации способствует использованию при производстве рам, креплений для двигателей;
• для обрамления дверных и оконных проёмов, устройства лестниц, создания армированных поясов;
• для оформления сооружений, обустройства передвижных путей подъёмных приспособлений.

Швеллеры такого типа подходят для сейсмоопасных зон.

Перфорированную балку задействуют для сборки стеллажей для хранения, строительных лесов. Серию К235, К225, К240 применяют для укладки электрических кабелей.

Типоразмер выбирают после проведения соответствующих расчётов специалистом, в противном случае возникнет угроза надёжности эксплуатации конструкции. Для общего представления всё же необходимо узнать, какой бывает швеллер.

Маркировка

Сортамент профиля включает широкий размах типоразмеров Для выбора марки под конкретную задачу производители маркируют металлопрофиль.

Особенности металлоизделия, дающие представление о характеристиках и размерах, отражаются в его обозначении:

• цифра указывает на расстояние между наружными поверхностями полок в миллиметрах;
• буква говорит о типе катаных изделий:
• «У» ‒ с наклоном внутренних граней;
• «П» ‒ с параллельно расположенными полками;
• «Л» ‒ лёгкая серия, не рассчитанная на весомые нагрузки;
• «С» ‒ специального назначения;
• «В» ‒ для вагонов;
• «М» ‒ для подвесных путей, по которым перемещаются каретки подъёмных механизмов;
• «Э» ‒ экономичный вариант, на который расходуется меньше металла;
• класс точности:
• А ‒ высокий;
• В ‒ обычный;
• Б ‒ повышенная (только для гнутых).

Для перфорированных профилей, сделанных из оцинкованной стали толщиной от 2 до 5 мм, приспособленных для многократной сборки/разборки, предлагается следующая маркировка:

• «ШП» сокращение обозначает швеллер перфорированный;
• число граней с перфорацией;
• размеры (длина спинки, полок).

Полки с уклоном расположены параллельно, просто отличаются плавно уменьшающейся толщиной от 4 до 10 процентов.

Остальные параметры выбранной марки можно узнать из специальной таблицы, исходя из предстоящей нагрузки на конструкцию.

Выбор металлопрофиля в зависимости от длины спинки, указанной в маркировке, определяет будущую сферу эксплуатации:

• 8 миллиметров ‒ заменяет уголки при сварке квадратных балок, пригоден для разгрузки напряжённых не особо утяжелённых участков;
• 10 ‒ без термической обработки задействуют для армирования конструкций, устойчив к вертикальным воздействиям;
• от марки 12П ‒ используют для строительства лёгких мостов, большепролётных форм для придания жёсткости и устойчивости;
• от 20 и более ‒ подходят для каркасов, подвергающихся динамическим напряжениям, усиления опор и перекрытий;
• 24П и выше с повышенной несущей способностью ‒ применяют для многоэтажных построек и массивных мостов, для укрепления фундаментов.

Чем больше номер, тем выше способность швеллера противостоять внешнему давлению.

Отличия швеллера У и П

Металлоизделие с утолщением к стенке приспособлены к передаче подаваемого веса на перемычку, то есть возрастает надёжность, сопротивление изгибу и разрушению от коррозии. Однако прямые жёстче, что позволяет полкам лучше справляться с нагрузками и их проще крепить.

Преимущества горячекатаного швеллера

• Строгая стандартизированная геометрия, облегчающая хранение, упаковку, монтаж;
• противостояние значительным силовым нагрузкам (изгиб, разрыв) благодаря удачной форме сечения;
• высокий уровень гарантии безопасности конструкции;
• универсальность применения;
• возможность монтажа без сварки;
• податливость механическим обработкам;
• пригодность для возведения несущих конструкций;
• износостойкость, гарантирующая долгий срок эксплуатации;
• устойчивость к коррозии, деформациям, механическим воздействиям.

Стойкость к разного рода повреждениям, высокий уровень прочности и надёжности объясняются равномерным изготовлением и отсутствием слабых зон, в первую очередь подвергающихся разрушениям под действием внешних сил и внутренних напряжений.

Металлоизделия благодаря высокотемпературной технологии выпуска при эксплуатации в обычных условиях не нуждаются в дополнительной защите поверхности от внешних воздействий. Для среды с повышенной влажностью достаточно оцинковки для противостояния образованию ржавчины или использование коррозионностойких марок стали.

Трудоёмкий процесс производства включает следующие этапы:

• прямоугольный брус нагревают в печи до заданной высокой температуры до пластичного состояния;
• вращающиеся валы на прокатном стане придают заготовке в начале форму буквы М, затем выравнивают до нужной геометрии;
• с помощью калибровочной машины получают строго заданные размеры.

В итоге получается цельная конструкция, не содержащая слабых участков, способных привести к распаду системы под действием мощных ветров, снегопадов.

Цена на горячекатаный вариант по сравнению с холоднокатаным выше при превосходстве в прочности, так как в точках сгиба он усилен за счёт утолщения.

Размерный ряд ограничен требованиями государственных стандартов, а вид гнутого швеллера может соответствовать запросу заказчика.

К недостаткам относят плохую свариваемость, поэтому если возводят сборные свариваемые каркасы, то применяют холоднокатаный швеллер.

Для проведения монтажных операций необходимы усилия высококвалифицированных мастеров.

Преимущества гнутого швеллера

Данный тип стального профиля с плавным скругленным переходом спинки в ножки производят на автоматических профилегибах при помощи прессования листовой горячекатаной или холоднокатаной заранее подготовленной заготовки. Процесс автоматизирован, характеризуется большой скоростью, возможностью придать любую форму, создавать нестандартные комплектующие. Осуществляют гибку и на обычных механических станках.

Главное достоинство гнутого швеллера ‒ это его облегчённый вес, что снижает трудоёмкость монтажа, облегчает высотные работы. Плюсом является хорошее сопротивление боковым нагрузкам. Эта разновидность подходит для капитального ремонта, реконструкции зданий, сооружения временных построек. Сельское хозяйство задействует гнутый продукт для возведения теплиц, навесов. Используют балки как декоративные элементы, скрывающие коммуникации и в качестве направляющих механизмов для перемещения рольставней, дверей, ворот.