Предназначение и области применения швеллера

Швеллер – элемент металлопроката, который имеет П-образное сечение. Изделие широко применяется, имеет существенные преимущества и зарекомендовало себя как надежный компонент разных конструкций.

Общее понятие швеллера

Профиль состоит из 2 полок, расположенных с одной стороны, и стенки.

Предназначение

Швеллер применяется для обеспечения сооружениям жесткости, устойчивости, т.е. выступает опорной конструкцией. Изделие хорошо работает на изгиб и выдерживает постоянные нагрузки, приложенные к осям. Прокат позволяет увеличить несущую способность сооружения или конструкции. Колонны, кровельные прогоны предполагают наличие такой составляющей. Прочностные характеристики элемента позволяют воспринимать существенные вибрационные и быстро изменяющиеся во времени нагрузки. Поэтому он часто эксплуатируется как рельсы для производственных кранов.

Области применения

Сфера применения элемента обширная. Без него не обходится ни строительство, ни машиностроение. Профиль применяют при возведении промышленных зданий, прокладке инженерных сетей и коммуникаций. Встречается в горизонтальных несущих ограждающих конструкциях, в пандусах.

Кроме того, швеллер применяется при возведении мостовых сооружений, реконструкциях зданий. Элемент используется в качестве арматурных стержней для усиления бетона. Производство перил, лестниц, мебели или декоративных изделий также не обходится без этого профиля. Создание вагонов, судов или машин тоже предполагает его использование.

Для простых людей можно привести следующий пример применения: на даче или в частном доме для сооружения лестниц или чердачных перекрытий, для теплиц или парников.

Возможность создавать конструкции без сварки делает профиль незаменимым при строительстве временных сооружений и складов.

Преимущества использования

Прокат имеет перечень преимуществ, которые обуславливают его частое использование:

1. Небольшой вес. Это делает возможным создание облегченных конструкций.
2. Устойчивость к нагрузкам. Прокат хорошо воспринимает разного вида напряжение (осевое, на изгиб, на сжатие и т.д.).
3. Швеллер хорошо поддается механической обработке и обладает отличной свариваемостью.
4. Имеет длительный срок эксплуатации.
5. Устойчивость к коррозии, другим отрицательным факторам.
6. Выпускается нескольких видов, что обеспечивает универсальность применения.
7. Делает возможным создание конструкций без сварочных работ.
8. Низкие показатели металлоемкости.

Особенности производства

Профиль изготавливается согласно ГОСТ. Для производства применяют разные виды металла, чаще всего – стали. Заготовку в виде прямоугольника раскаляют до нужной температуры, потом загоняют на специальное прокатное оборудование. Материал обжимают специальными вращающимися валками. Среднюю часть изделия выполняют в виде буквы М, затем ее выравнивают, полученную конструкцию подгоняют под установленные типоразмеры. В процессе изготовления заготовку уменьшают до установленных габаритов.

Главные технические характеристики

Основными характеристиками швеллера являются:

• размеры;
• масса;
• плотность;
• площадь поперечного сечения;
• оси.

Эти значения установлены ГОСТ и занесены в специальный документ – сортамент прокатной стали.

Основные виды: классификация

Профили изготавливают нескольких видов, исходя из этого существует классификация по 3 направлениям: способу производства, форме, материалу.

По способу изготовления

Различают 2 вида продукта по способу производства:

• гнутый;
• горячекатаный.

Гнутый элемент производится по технологии холодного катания на специальных профилегибочных станках. Преимущества:

1. Процесс производства более механизированный, что позволяет сократить время изготовления, сделать любую форму.
2. Гнутый швеллер меньше весит, что обеспечивает применение в облегченных конструкциях.
3. Низкая масса изделия сокращает время на монтаж.
4. Гнутый профиль лучше ведет себя при сварке.

Горячекатаное изделие производится путем обработки заготовки на специальных станах под воздействием высокой температуры. Преимущества:

1. Прочность.
2. Невосприимчивость к коррозии.
3. Хорошая сопротивляемость нагрузкам, деформациям.
4. Четкость формы.

По форме

По внешнему виду различают швеллеры:

1. П – полки и грани параллельны друг другу.
2. Э – экономичный, изделие имеет меньшую толщину.
3. У – по внутренним граням полок создается уклон.
4. Л – облегченный, толщина стенки еще меньше, чем у серии Э.

Благодаря внешнему виду элемент характеризуется высокими жесткостными и прочностными свойствами. Габариты профиля с параллельными полками бывают:

• высота – 5–40 см;
• ширина – 32–115 мм.

Если полки выполнены с уклоном, то величины аналогичные. Длина варьируется в пределах 4–12 м. Уклон граней составляет 4–10%. На заказ может быть выполнено изделие с разными полками.

Существуют также категории точности изготовления профилей:

• А – высокоточная;
• Б – повышенная;
• В – обычная.

Они регламентируют допустимый перекос полок.

По материалу

Швеллеры могут быть изготовлены из разных видов стали:

• углеродистой;
• низколегированной;
• высоколегированной (термоустойчивой, нержавеющей и т.д.).

Чаще всего применяется марки стали 09Г2С и 3 СП/ПС, которые различаются своими прочностными характеристиками, зависящими от состава металла. Чем больше в нем углерода, хрома, никеля и т.д., тем прочнее получается изделие на выходе. В отдельную категорию вынесен швеллер из алюминия. Этот материал облегчает конструкцию, делает ее невосприимчивой к коррозии. Алюминиевый элемент можно применять там, где не предполагаются высокие нагрузки.

Маркировки швеллера

Для облегчения выбора изделия из сортамента придуманы специальные обозначения, состоящие из букв и цифр. Маркировки регламентированы ГОСТ.

Например, горячекатаный швеллер 20П:

1. Цифра обозначает размер от верхней до нижней полки в см.
2. Буква говорит о том, что продукт с параллельными полками.

Остальные характеристики, например массу и толщину стенки, находят в специальных таблицах. Гнутые профили маркируют габаритами в мм, например 25х26х2.

Изделия с цифровыми значениями 5–10 применяют вместо уголков. Например, когда надо состыковать балки, у которых поперечным сечением является квадрат.

10,12, и 14 применяют в индивидуальном жилищном строительстве, реже – при возведении мостов. Прокаты с высотой 20 и выше нужны при сооружении зданий, в которых будут существенные нагрузки, например промышленных комплексов и т.д. Для мостов с железной дорогой используют профиль 40.

Иногда производят специальные элементы, габариты которых не установлены ГОСТ, для них есть отдельная маркировка – С.

Критерии выбора: на что обратить внимание

Подбор швеллера осуществляется на базе специальных расчетов. После получения необходимой площади поперечного сечения из сортамента выбирают изделие, характеристики которого ближе всего к вычисленным значениям. Разница не должна составлять более 5%. Лучше вносить в спецификацию ту маркировку, которая является меньшей.

Кроме того, учитывают такие параметры:

• радиусы инерции;
• угловые характеристики;
• масса 1 метра изделия;
• осевые моменты инерции, сопротивления.

Эти характеристики присутствуют в расчетах. Выбор швеллера также определяется назначением. Если он будет применяться в качестве балки, то предусматривается наличие ребер жесткости.

Популярные производители и приблизительная стоимость

Компаний, которые занимаются производством этого прокатного изделия, на российском рынке около 100. Самыми крупными среди них являются:

• ЕВРАЗ НТМК («Производственное предприятие ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат»);
• «Магнитогорский металлургический комбинат»;
• «Гурьевский металлургический завод»;
• «Кулебакский металлургический завод».

Точная стоимость зависит от габаритов, субъекта РФ, изготовителя. Примерная цена погонного метра швеллера маленького размера (до 10 см) составляет 500–1000 руб. Среднее изделие будет стоить около 1500 руб. за пог.м. Цена на профили 22 см и выше начинается от 2500 руб., а может доходить до 10000 руб. за пог.м.