Разновидности, особенности и сфера применения горячекатаных швеллеров

При строительстве жилых зданий и прочих сооружений каждый сталкивается с необходимостью правильного расчета и монтажа перекрытия. Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, находящуюся внутри здания, которая делит его на смежные помещения по вертикали (этажи, чердак и т.п.). Кроме того, данная конструкция является несущей, так как она воспринимает все нагрузки, приходящие от мебели, людей, оборудования и самого перекрытия и передает их либо на стены, либо на колонны (зависит от типа сооружения).

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

• цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
• межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
• чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

• Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
• Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Как правильно выбрать швеллер?

При выборе нужной продукции важно правильно рассчитать длину, ширину и массу изделия. Так, если требуется изготовить балочные перекрытия, то следует тщательно вымерить ширину полок, которая будет соответствовать длине балок. А длина балок должна совпадать с размерами перекрытия.

Подобные манипуляции с расчетами достаточно сложные, поэтому легко сделать ошибки. Целесообразно обратиться в компанию, где опытные консультанты подберут наиболее подходящий вариант.

является первым поставщиком швеллеров с завода-изготовителя. Мы осуществляем доставку по Тюмени и области, а также оказываем услуги строительства. Звоните прямо сейчас!

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

• швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
• схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Сфера использования швеллеров широкая

Их используют везде, где нужно сделать конструкцию максимально устойчивой и повысить ее сопротивление значительным нагрузкам. Чаще швеллеры используют в следующих отраслях:

• 
  Строительство (включая архитектурное) – в качестве арматуры для кровли и стен, для усиления бетона и несущих конструкций, при сооружении каркасов жилых и производственных зданий, для создания перекрытий и армирования стен, при отделке.

• Тяжелое машиностроение, автомобиле-, вагоно- и судостроение. Чаще всего в этих отраслях П-образные швеллеры используют в качестве элементов, которые выдерживают большие нагрузки. Например, ими укрепляют балки, по которым передвигаются краны.
• Станкостроительная отрасль. Швеллер горячекатаный профиль с оптимальными техническими параметрами. У него высокая прочность и способность выдерживать вибрации. Он подходит для использования в качества элементы рамы и креплений для моторов

Также стальные профили используют при возведении мостов и при реконструкции зданий. По сути, без этого изделия нельзя построить или восстановить ни один жилой или производственный объект. Чтобы правильно подобрать швеллер для определенной задачи, нужно учитывать марку стали и типоразмер изделия.

Как получают швеллеры?

Технология производства этого вида профиля строго регламентирована ГОСТом. Основным сырьем служит конструкционная высокоуглеродистая и низкоуглеродистая сталь, а также стали с легирующими элементами. Процесс изготовления швеллера включает несколько этапов:

• заготовку прямоугольной формы разогревают до нужной температуры и подают на прокатный стан;
• заготовка обжимается вращающимися валами – сначала ее центральная часть, ей придают форму М;
• швеллер выравнивают и отправляют на машину для калибровки, где профиль получает точный размер.

Процесс производства швеллеров трудоемкий, но благодаря высокой производительности и отличному качеству готовой продукции, спрос на этот вид металлопроката стремительно растет.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Как рассчитать и выбрать размер швеллера — на странице «Моменты сопротивления швеллера по ГОСТ»

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

• L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

• qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
• qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

• Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
• Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

• Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Сколько может весить швеллер

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

• σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа< Ry = 240 МПа, что подтверждает условие прочности

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

• f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236<1/150

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

Источник

При создании, расширении проемов различного характера – оконных, дверных, важно их качественное укрепление. Установка швеллера – самый популярный способ укрепления таких конструкций. Он широко используется для несущих сооружений из железобетона, кирпича. Как только стальной каркас устанавливается, вся нагрузка, которая до этого принималась удаленными частями перегородок, переходит на швеллер.

Подобное усиление положительно сказывается на строении: оно защищено от разрушения, образования трещин. Высота граней швеллера равна от 5 до 40 мм – это выражается цифрой на маркировке. Отличительной характеристикой изделия является п-образный формат. Металлоизделия имеют сопротивление на изгиб, сжатие, выдерживает значительные нагрузки строительных элементов. Они придают любой металлоконструкции дополнительную устойчивость, надежность. Изделия изготавливаются на производстве при ГОСТе 8240-89

.

Другие виды металлопроката

В строительстве и промышленности могут использоваться и прочие виды металлопроката: профильные, оцинкованные, холодно- и горячекатаные листы, стальные полосы, уголки, круги, арматура, круглые и профильные трубы, квадраты и двутавра. Все перечисленные виды металлопроката используются при создании надежных, функциональных и высокопрочных конструкций. К тому же различные виды металлопроката гарантируют внешнюю эстетичность и длительный срок службы данных конструкций.

В заключение остается добавить, что стальной прокат может быть актуален для жилого, промышленного, административного и дорожного строительства, станко- и судостроения, сельскохозяйственной сферы, авиационной отрасли, приборостроения и т.д.

Как укрепляют проемы швеллерами?

Для создания металлического каркаса необходимы точные результаты замеров и аккуратно сделанный проём. Если эти условия выполнены успешно, то крепление швеллера происходит быстро, легко, комфортно – нет пыли, грязи, лишнего шума. Еще один бонус – межкомнатные перегородки остаются сохраненными. Приведем краткий пример работ по оформлению проема металлопрофилем:

• перед вырезанием проема специалистами устанавливаются страховочные стойки, которые на период монтажу укрепят конструкцию и примут на себя нагрузку от нее;
• проводится разметка границ будущего проема;
• далее – демонтаж элементов стены;
• после этого проем укрепляется стальной балкой.

Швеллерный элемент монтируется из стоек, расположенных вертикально. Они обрамляют края свободного пространства. К стенкам привариваются полосы из металла горизонтальным форматом. Конструкция крепится к перегородке при помощи болтов, анкеров. В некоторых случаях – химическими анкерами, которые представляют собой капсулы с клеем. Они вкладываются в просверленные отверстия.

Дальше ставятся анкерные болты, которые разбивают клеевую смесь, вызывая химическую реакцию. Введенная смесь твердеет, после чего анкеры закручиваются гайками. Такое соединение имеет высокие качества надежности, оно долговечно, отсутствует потребность в дальнейших ремонтных работах. Индивидуально для каждого проекта рассчитывается расстояние между крепежами. Расчеты производятся инженерами на основании технического заключения. Каждый этап работ подробно описывается в проектной документации.

Классификация изделий и область применения

На характеристики металлопроката очень заметно влияет способ изготовления и конфигурация изделия. По этому признаку изделия делят на горячекатаные, специальные и гнутые. Первый и последний вариант являются универсальными и применяются во всех сферах строительства. Специальные чаще всего предназначены для вагоностроения.

Обычный горячекатаный

Популярный тип фасонного профиля. Применяется для армирования и придания жесткости каркасов и других несущих конструкций.

Изготавливается деталь по технологии горячей прокатки. Заготовка из стали раскаляется и прокатывается через прокатный стан, где ей придают П-образную форму. Вес швеллера выше чем у гнутого, например, точность форм ниже. Толстые блоки такого типа довольно сложно соединять, однако благодаря толщине и конфигурации такие конструкции выдерживают высокую нагрузку. При этом материалоемкость профиля ниже цельной штанги. Для изготовления используют легированную сталь. Это означает, что при сваривании швеллеров не нужно соблюдать дополнительные ограничения.

Выпускают несколько видов горячекатаного профиля – 5 серий.

1. Серия П – модель с параллельным положением полочек. Самый популярный вариант. Выпускается длиной от 2 от 12 м, однако по заказу поставляют балки любой мерной и немерной длины. Изделия с параллельными гранями наиболее массивны. Масса 1 погонного метра колеблется от 4,84 до 48,28 кг.
2. Серия У – в этом профиле полки расположены параллельно друг другу, если оценивать внешние стороны детали. Однако внутри полки имеют уклон за счет разной толщины края и места соединения со стенкой. Уклон плавный, имеет определенный радиус закругления, который регламентируется ГОСТом. Он составляет от 6 до 15 мм. При этом масса швеллера с полочками под уклон совпадает с аналогом из серии П при условии одинаковой толщины стенки и размеров. Уклон невелик: максимальная величина достигает 10%.
3. Серия Э – экономичная. Получила такое название за счет меньшей материалоемкости. Достигается это за счет закругления параллельных полочек без уменьшения толщины. Но при этих размерах самый легкий швеллер серии П весит 4,84 кг, а серии Э – 4,79 кг. При использовании металлопроката в строительных работах эта разница оборачивается большой экономией.
4. Серия Л – легкий. Вариант с параллельными закругленными полочками и уменьшенной толщиной стенки и полок. Сортамент легкой модели представлен всего 9 вариантами. По сравнению с сериями П или У такие элементы выдерживают меньшую нагрузку.
5. Серия С – узкоспециализированный. Его габариты соответствуют отраслевым запросам и более специфичны. Сюда относят, например, вариант, предназначенный для вагоностроения. У такого профиля верхняя полка отогнута и по ширине отличается от другой на 6–10%.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Основная сфера применения горячекатаного швеллера – строительство. Используется он для возведения каркасов зданий, усиления конструкций, при кладке трубопроводов. Так как П-образная балка очень устойчива к вибрации, ее активно используют в станкостроении. Востребован металлопрокат и при конструировании автомобилей и тяжелой техники.

Гнутый

Гнутый швеллер уступает по прочности горячекатаному
Гнутый швеллер или «правильный» получил название не из-за формы, а благодаря технологии изготовления. По конфигурации он несколько отличается от обычного. Параллельные грани скруглены не только изнутри, но и снаружи.

Для такого элемента берут рулонную холоднокатаную или горячекатаную сталь – обычную, углеродистую конструкционную и низколегированную. Характеристики получаемого профиля зависят от показателей сырья. Наиболее прочные и точные по размерам швеллеры получают из холоднокатаной углеродистой стали.

Производят швеллеры на профилегибочных станках. Полосу стали подают на стан, где ей в холодном виде придают П-образную форму.

Гнутый профиль по прочности уступает горячекатаному. В то же время он заметно превосходит его в стойкости к деформациям и используется для усиления конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам на растяжение и сжатие.

Различают 4 вида гнутого профиля:

• В – грани полок наклонены внутрь;
• П – полки точно параллельны друг другу;
• Л – легкий швеллер с более тонкой стенкой и параллельными гранями;
• С – специальная балка.

Гнутый швеллер выпускают как по ГОСТ, так и в соответствии с технической спецификацией. Размеры швеллера могут быть далеки от стандарта.

Равнополочный – вариант, в котором ширина полочек одинакова. Регламентируется ГОСТом 8278-83. Изготавливается из стали разных сортов. Длина гнутого профиля с равными гранями достигает от 3 до 11,8 м. Допускается выпуск немерной и кратной мерной длины.

Гнутый стальной профиль выпускается обычной, высокой и повышенной точности. Требования к классу здесь выше. Отклонения для повышенной точности при высоте полки до 15 см составляет всего 1,5 мм.

Неравнополочный – регламентируется ГОСТ/ 82821-80. Чаще всего производится из кипящей углеродистой стали, поскольку она обеспечивает сопротивление к разрыву более 460 единиц. Однако швеллер можно изготавливать и из легированной стали, если она обладает такими же показателями.

Диапазон длин у неравнополочных вариантов такой же, как у равнополочных. Различают их по расстоянию между полками, так называемому шагу.

Как организовывается проем в кирпичной стене?

Перед запуском работ происходит монтаж горизонтальной перемычки, состоящей из двух швеллеров. Это необходимо, чтобы кирпичная кладка оставалась в целостности. Штробление стены происходит над местом сконструированным проемов с обеих сторон. В получившиеся ниши вставляются П-образные металлопрофили.

Способы вставки:

1. Один из не самых лучших способов вмонтировать швеллер в стену — использование изделие с уклонными полками с нахлёстом проёма. Из-за образованного пустого пространства швеллер с течением времени начинает соскальзывать и конструкция теряет прочность. Как правило, такое решение используют не профессионалы или же в случаях, когда нет других материалов укрепить стену.
2. Более изощрённый способ монтирования швеллера У в поверхность — заподлицо. В этом случае конструкция прочно держится и не теряет своих качеств в процессе эксплуатации. Из-за силы трения и давления вероятность потери соединения приближена к нулю. Минус данной конструкции в том, что её очень сложно создать — для этого потребуются специальные инструменты и точный замер.
3. Один из самых распространённых методов усиления проёма — использование изделия с параллельными полками и монтаж внахлёст. Популярность такого способа обусловлена минимальными трудозатратами — стена не нуждается в ювелирной резке. Помимо этого, такое соединение имеет достаточную прочность, чтобы предотвратить осыпание и трещины в проёме.
4. Наконец, самый крепкий и качественный из всех возможных вариантов монтажа — использование швеллера П с монтажом заподлицо. Данный способ эстетичен, его результаты впоследствии легко обрабатываются отделкой. Минус — дороговизна, так как нужно будет воспользоваться алмазной пилой.

Свободные пространства, получившиеся между металлом и кирпичом, затираются цементно-песчаным раствором. Источник

Виды нагрузок и швеллеров

Вид А.

«Козырек над подъездом». К такому типу относятся балки, где имеются жесткие заделки. Нагрузка обычно поступает равномерно. Это могут быть козырьки над подъездами. Для их изготовления применяют сварку. Делают из двух швеллеров, присоединенных к стене, а пространство заполняется железобетоном.

Вид B.

«Межэтажные перекрытия»Жестко закрепленные однопролетные балки, нагрузка на которые распределена равномерно. Обычно это балки перекрытий между этажами.

Вид C.

«Шарнирная балконная опора». Балки имеют две опоры с консолью, нагрузка между ними распределяется равномерно, но они выпущены за пределы наружных стен. Это необходимо для создания опоры балконных плит.

Вид D.

«Под две перемычки». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, на которых действуют две сосредоточенные силы. Обычно это перемычки, на которые опирается другая пара балок-перекрытий.

Вид E.

«Под одну перемычку». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, где сосредоточена одна сила. Обычно это перемычки, на которые опирается одна балки другого перекрытия.

После того как будет уточнено к какому виду относится данный швеллер и куда будет идти основная нагрузка подбирается формула расчета.

Виды швеллеров

Производители предлагают сотни вариантов швеллеров, различные по размерам полок и ширине, конфигурации, типам производства, маркам стали.

По способу производства выделяют швеллер:

• горячекатаный;
• холоднокатаный.

Горячекатаный производится на специальном прокатном стане под воздействием высоких температур. Это прочный недорогой материал, который подразделяется на разные виды по точности и прочности:

• с маркировкой А – изделие высокой точности и прочности;
• с маркировкой В – обычной точности и прочности.

Холоднокатаный швеллер производится путем сгибания стальной полосы на специальном оборудовании, отличается более высокой точностью размеров и гладкостью поверхности от горячекатаного, несколько дороже по цене из-за более сложного процесса производства. У холоднокатаного проката «П» образной формы, в отличие от горячекатаного скруглены углы, что объясняется особенностями производства.

По форме швеллеры бывают с разным углом наклона полок:

• параллельными;
• наклонными.

Швеллер с наклонными полками используется в более ответственных конструкциях, больше весит и способен выдержать большую нагрузку.

Сортамент швеллера

Несмотря на разницу в конфигурации П-образный профиль используется в сходных работах и зачастую имеет очень близкие параметры. Размеры швеллера, например, серии П или У практически совпадают. Толщина стенок в серии Л меньше, так же, как и вес изделия.

Размеры горячекатаных швеллеров:

Условные обозначения и примечания:

Размеры гнутых швеллеров:

Маркировка и расшифровка

Металлопрокат имеет буквенно-цифровое обозначение, отражающее размеры изделия, тип используемой стали, серию.

Маркировка начинается со слова «Швеллер», обозначающего вид металлопрофиля, затем указывается:

• первая цифра – обозначает высоту стенки в см;
• следующая буква обозначает серию – П, У, Л;
• через дефис ставят класс точности: В – обычная, Б – повышенная;
• между первым числом и буквой может размещаться маленькая буква «а» – она указывает на то, что здесь увеличена ширина и толщина грани;
• ГОСТ, регламентирующий продукцию этого типа.

Пример маркировки
Гнутый профиль маркируется иначе:

• первыми указываются размеры – высота стенки, ширина грани и толщина для равнополочного швеллера, и высота стенки, толщина и ширина каждой полочки для неравнополочного;
• вторая буква обозначает класс точности: А – высокая, Б- повышенная, В – обычная;
• указывается соответствующей продукции ГОСТ;
• после знака дроби приводится марка стали, из который изготовлен швеллер, и ГОСТ, регламентирующий ее характеристики.

Преимущества стального горячекатаного швеллера

Основное достоинство — форма в виде буквы «П». Благодаря ей у изделия и появляются его преимущества, востребованные в разных сферах строительства, машиностроении и вагоностроении:

жесткость и прочность, которые позволяет ему выдерживать значительные механические нагрузки;
• универсальность;
• возможность возведения металлоконструкций даже без сварки. Швеллеры могут разбираться и складываться как конструктор;
• центр тяжести смещен в сторону торцов полок;
• устойчивость к деформациям, в том числе нагрузкам на изгиб и разрыв. Поэтому горячекатаный швеллер отлично подходит для возведения даже тяжелых металлических конструкций, даже тех, которые выполняют несущую роль;
• небольшой вес и простота монтажа;
• особенность технологии изготовления изделий исключает возможность появления «слабых мест», которые могут спровоцировать разрушение;
• высокие показатели свариваемости;
• высокие эксплуатационные свойства.

При производстве горячекатаный швеллер подвергается термическому воздействию. При этом в кристаллической решетке материала происходит рекристаллизация, а после этого — отжиг, который позволяет сократить внутреннее напряжение. Также отжиг увеличивает пластичность, вязкость материала, поэтому он становится более податливым механической обработке.

Горячекатаные модели, выполненные из нержавеющей стали, устойчивы к коррозии. Эта особенность делает их использование более предпочтительным, чем, например, изделий из чугуна. Они требуют дополнительной обработки грунтовкой, помещения внутрь бетонной заливки, а также использования других защитных средств, что предполагает дополнительные затраты. И даже это не является полной защитой от коррозии, поскольку защитное покрытие со временем может потрескаться или отслоиться, и в этом месте металл будет разъедать ржавчина. Поэтому в случае необходимости использования металлоконструкции, возведенной с помощью швеллера, в условиях высокой влажности или перепадов температур (на открытом воздухе), стоит отдать предпочтение изделиям из нержавеющей стали.

Еще одной технической особенностью является то, что он не слишком хорошо поддается сварке. Поэтому в случаях, когда необходимы именно сварные конструкции, которые не исполняют несущей роли, лучше выбрать швеллер, изготовленный методом холодной прокатки.

Швеллеры, как и другие металлические изделия, должны храниться в специально оборудованных местах. Перед их транспортировкой они обвязываются стальной проволокой, а затем перевозятся на грузовых автомобилях. Отгрузка продукции производится по весу или метражу.

Из чего делают швеллеры

Самый прочный и жесткий – швеллер из нержавеющей стали. Он обладает высоким антикоррозийными свойствами и без проблем служит десятки лет без намека на ржавчину. Для изготовления используются марки стали AISI 304 или ее отечественный аналог 12Х18Н10 а также кислостойкая молибденовая сталь AISI 316.