В проектировании металлоконструкций часто возникает вопрос решать задачи получения требуемой прочности без необходимости нагружать несущие конструкции дополнительным весом. Для того, чтобы снизить весовые нагрузку до оптимального значения используется определенный вид металлопроката – швеллер. Что такое швеллер – это металлопрокат который имеет вертикальную стенку и две горизонтальных полки. Вертикальная перемычка обычно широкая, а полки могут быть параллельными или наклонными.
Стальные швеллера производят из горячекатаной углеродистой или низколегированной конструкционной стали. В производстве используются технологии холодной деформации, а также гибки и горячего прессования. Выбор метода изготовления проката зависит от профиля швеллера и требований к его рабочим характеристикам – жесткости и сопротивлению изгибающим деформациям.
Стальные швеллеры обладают повышенной прочностью и долговечностью. Сталь хорошо сваривается и поддается клепке. Это делает металлопрокат незаменимым в производстве строительных металлоконструкций, каркасов, опор, а также станин под тяжелое оборудование и механизмы. Толстые металлические перемычки и полки швеллеров способны хорошо поглощать звук и гасить вибрации.
Классификация и виды швеллеров
Какие есть швеллера по форме сечения и размеру? Материал, способ производства, а также рабочие параметры стальных швеллеров регламентирует ГОСТ 8240-97. Стандарт устанавливает типы профиля и основные размеры металлопроката. По форме сечения швеллеры делятся на:
- П-образные - форма швеллера достигается за счет формирования двух прямых углов между полками и вертикальной стойкой. П-образные швеллеры бывают самых разных форм и размеров с круглым или плоским дном, а также различной высотой профиля и стенок. Размеры швеллера определяют высота профиля - от 5 до 40 см и ширина стенок (32 - 115 мм). Высота стенки часто используется в номерной классификации металлоизделий и указывается как номер швеллера.
- С-образные профили с расположенными под углом (конусообразными) полками;
- J- образные швеллеры, у которых одна полка короче другой. Такие металлоизделия позволяют адаптировать металлоконструкции под проектные требования.
- Шляпный - вид защищенных швеллеров, полки которых изогнуты наружу, напоминая мужскую шляпу. Швеллера с накладными профилями применяют в качестве конструктивных элементов потолков и кровельных конструкций.
В чем разница швеллера У и П-образного типа? Швеллеры П-типа считаются универсальными, чаще всего имеют плоское дно, обладают высокой несущей способностью, стабильностью при воздействии статических и динамических нагрузок. Такой тип швеллера отличается высокой прочностью при работе металлоконструкции на продольный и поперечный изгиб. Швеллер с U образным профилем может иметь закругленное дно. Поэтому в рабочих характеристиках металлопроката добавляют значения радиуса и момента инерции.
Методы производства проката
Современные технологии позволяют использовать в производстве швеллерного проката различные методы. Какие бывают металлические швеллера по способу формирования профиля:
- горячекатаные – металлопрофиль получают способом пропуска заготовки через станы горячей прокатки. Нагретые до температуры 1200 °C заготовки подвергаются пластической деформации, что обеспечивает профилю необходимую однородность структуры металла и хорошую прочность. Чаще всего по такой технологии производят швеллеры с параллельными и наклонными гранями полок.
- гнутые – производство ведется на профилегибочных станках, в качестве заготовок применяется рулонная сталь углеродистых и низколегированных марок. Способ металлообработки стали без применения тепловых нагрузок исключает появление в структуре гнутого швеллера термических напряжений. Такой метод профилирования позволяет получить швеллер с внешними радиальными углами, одинаковой толщиной сечений по всей длине металлоизделия и высоким качеством поверхности.
Если горячекатаные швеллеры относятся к стандартному классу качества, то гнутые позволяют получить профиль, как обычной, так и повышенной (высокой) точности.
Классификация швеллерного проката по длине
Швеллер – востребованный вид стального металлопроката. С учетом разнообразия сортамента и активного использования профиля в различных строительных проектах, для удобства применения швеллер делят на несколько групп по длине:
- швеллеры мерной длины – прокат имеет четко установленные показатели длины, от 4 до 12 метров. Готовое изделие в партии не может иметь радиальное отклонение по лине более 0.2%. В 6-метровых швеллерах отклонения от размеров составляют не больше 40 мм. Швеллерный прокат длиной 12 м не должен отличаться пот стандартной длины более чем на 80 мм;
- швеллеры кратной мерной длины – металлопрокат режется на отрезки установленной длины. Швеллер с профилем высокой точности длиной до 6 м должен иметь отклонения в длине не более 30 мм;
- немерный швеллер – в одной партии присутствует металлопрокат разной длины. Чаще всего это отрезки длиной менее 3 м.
Такая классификация позволяет приобретать металлопрофиль с требуемыми размерами без лишних затрат, которые формируются из-за образования большого количества остатков при раскрое и порезке материала.
Область применения швеллеров
Швеллер – один из самых востребованных видов металлопроката. Его применение обусловлено такими качествами, как прочность, надежность и экономичность. Поэтому швеллерный прокат применяют для:
- армирования элементов в монолитном строительстве;
- усиления оконных и дверных проемов;
- производства малонагруженных строительных конструкций – колонн, мачт и вышек сотовой связи;
- создания поддерживающих поясов кровли, опор деревянных балок;
- изготовления рам транспортных средств, бортовых фургонов и прицепов;
- изготовления каркасных металлоконструкций и пр.
Стальные швеллеры часто используются с двутавровыми балками и другими видами профилей в строительстве ангаров и складов. Швеллер может работать, как балка, стойка, распорка в конструкциях, не испытывающих критических нагрузок. При сборке швеллеры можно варить, прикручивать болтами, клепать – любой вид монтажа позволяет сохранить прочность и жесткость металлоизделия.
