Швеллер: область применения, виды и преимущества

Швеллер – это изделие из металла имеющее П-образную форму. Название его переводится с немецкого как «юбка». Швеллер имеет широкое распространение. Его применяют там, где нужно придать конструкции дополнительную устойчивость и сопротивления высоким нагрузкам. Швеллер используется как арматура для стен или кровли, и в качестве усиления бетона. Без него невозможно возвести ни одно промышленное сооружение или жилой дом.

Область применения швеллера

Это металлическое изделие имеет широкую область применения. Главным образом, швеллер используется в строительстве. Из него можно изготовить мощный стержневой каркас сложных конструкций: большепролетных ферм, мостов, различных опор и т.п. Без швеллера нельзя представить строительство опорных колон и кровельных прогонов.

Этот металлический элемент, благодаря свой форме, способен придать конструкции дополнительную жесткость и устойчивость. Швеллер способен выдерживать большие осевые нагрузки и противостоять нагрузкам на изгиб. Сегодня выпускаются различные виды швеллеров, которые применяются в различных конструкциях. Сфера применения этого изделия зависит от его типоразмера и марки стали. Благодаря высоким несущим способностям швеллера он используется практически во всех отраслях промышленности.

Важно: по противодействию направленным вниз вертикальным нагрузкам П-образный профиль уступает только балке двутаврового сечения.

Применение швеллеров:

  • архитектурное строительство: с помощью этого изделия можно создать различные конструкции. Но чаще всего его используют для создания перекрытий и армирования стен.
  • тяжелое машиностроение: в качестве элементов, которые должны выдержать значительные нагрузки. Например, балки по которым ходят краны.
  • в станкостроении и автомобилестроении
  • в вагоностроение и судостроении

Сфера использования швеллеров огромна. П-образная форма этого изделия позволяет ему противостоять большим нагрузкам. А благодаря большому разнообразию вариантов этого изделия можно найти подходящий вариант для любой конструкции.

Виды швеллеров

По способу производства швеллеры можно разделить на две большие группы:

  • Горячекатаные (производится с помощью технологии горячего катания, изготавливаются по ГОСТу 19425-74)
  • Гнутый (производится с помощью технологии холодного катания)

Эти два вида швеллеров имеют различные эксплуатационные характеристики и сферу использования. Визуально отличить один вид от другого можно с помощью различий их углов. У гнутого швеллера они закруглены.

Кроме такого различия все швеллеры делятся по размерам, регламентируемых нормативными документами. При этом, существует три категории точности их изготовления:

  • «А» — высокоточная
  • «Б» — повышенная
  • «В» — обычная

Швеллеры могут иметь различный размер. Выбор этого изделия для той или иной конструкции определяется его расстоянием от одной полки до другой. По ГОСТу оно может быть 32 – 115 мм. Это расстояние обозначается в номенклатурных документах цифрой. Которая стоит сразу после обозначения элемента. Также разделяются эти изделия по длине. Она обычно входит в диапазон 4 – 12 метров. Высота полок швеллера может быть от 5 до 40 см.

В зависимости от прокатки горячекатаные швеллеры делятся на:

  • П — полки располагаются параллельно друг другу
  • У – одна полка находится под углом ко второй
  • Л – полки располагаются параллельно, но изделие относится к легкой серии
  • С- специальная разновидность этого изделия

Отличие профилей «У» и «П» заключается в том, что первый вид изделия не выдерживает 90-градусной величины угла, а второй – выдерживает.

Самыми популярными видами изделий такого типа являются:

  • Тип 10. Имеющее широкую сферу применение изделие, которое отличается высокими механическими качествами и характеристиками. Используется в строительстве крупных промышленных объектов.
  • Тип 14. Самый популярный тип швеллера, используемого в строительстве. Используется там, где нужно совершить тяжелое армирование несущих элементов зданий и конструкций. Обладает высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной точностью.
  • Тип 16. Используется в строительстве промышленных объектов. Обладает высокой прочностью и способен справится с серьезными нагрузками.
  • Тип 20. Используется в сложных конструкциях. Там, где необходимы высокая прочность и надежность изделия. Усиливает опоры мостов и используется для усиления перекрытий в многоэтажных домах.

Преимущества горячекатаного швеллера

Главным преимуществом этого изделия является его форма. Благодаря ей он и используется там, где нужны высокие показатели жесткости. Преимущества этого вида металлопроката:

  • Возможность выдержать большие силовые нагрузки
  • Устойчивость к деформации
  • Устойчивость к механическим повреждениям

Но это металлическое изделие имеет еще одно преимущество – швеллер устойчив к коррозии. Но есть и недостатки. Горячекатаный швеллер плохо подвергается сварке. Поэтому в сборных конструкциях, где соединение элементов происходит на сварку, используются изделие, произведенное с помощью холодного проката.

Преимущества гнутого швеллера

Производства этого вида металлопроката происходит на специальном профилегибочном станке. Парные прессующие валы с двух сторон действуют на заготовку из листового металла, придавая ей П-образную форму. С помощью современного оборудование этот процесс происходит в автоматическом режиме и имеет целый ряд преимуществ: скорость, возможность создания профиля любой формы и т.п.

В отличие от горячекатаного швеллера его гнутая разновидность обладает низким весом. Что позволяет использовать такой вид швеллера в облегченных металлоконструкций. Низкая масса этого изделия сокращает время на его монтаж и уменьшает трудоемкость этого процесса.

Гнутый профиль используется:

  • В строительстве зданий
  • При реконструкции построек
  • Вовремя проведения капитального ремонта

Облегченные версии гнутого профиля можно использовать для сборки каркаса теплиц и возведения временных сооружений. Сферой использования этого изделия является не только строительство, но и вагоностроение, станкостроение, судостроение, автомобилестроение и т.п. С его помощью можно изготовить изделия, обладающие высоким сопротивлением нагрузкам, но обладающих небольшим весом.

Двутавр или швеллер?

Выбор в пользу того или иного металлопроката основывается на сфере его применения. По прочности двутавр существенно обходит швеллер. Выступающие с двух сторон полки лучше распределяют вес и способны выдержать значительные нагрузки. При сильных нагрузках на швеллер возникают силы, которые его стремятся скрутить. Чего при использовании двутавра быть не может.

При сравнении этих видов металлопроката одного типоразмера, толщины стенок и размеров полок, с нагрузкой, действующей перпендикулярно их оси, то П-образный профиль окажется прочнее. Это обусловлено его формой. Расположенные в одну сторону полки делают так, что центр тяжести выходит за его поперечное сечение и смещен в сторону торцов. В то время как у двутавра он находится ровно по середине.

Отсюда следует, швеллер обладает лучшим сопротивлением на боковые нагрузки, а двутавр — осевым сопротивлением. Какой профиль выбрать? Все зависит от конструкции, в которой будет использоваться изделие. Двутавры часто используются в качестве несущих конструкций. В то время как швеллеры более универсальны. Что делает их сферу использования более широкой. Их, в отличие от двутавров можно использовать в качестве элементов автомобилей или морских судов.

Швеллеры, благодаря выступающим только с одной стороны полкам, можно использовать в различных строительных конструкциях. По сути, в некоторых конструкциях они могут даже использоваться как альтернатива двутаврам. Тогда как обратная замена не всегда целесообразна. Особенно, в легких конструкциях.

Алюминиевый швеллер

Отдельно нужно сказать про алюминиевый швеллер. Это изделие, имеющее «традиционный» профиль, но изготовленное из алюминия. Этот металл позволяет еще больше снизить вес швеллера и дает этому изделию такую сферу применения, где конструкции должны иметь малый вес.

П-образный алюминиевый профиль может быть:

  • Изготовлен технологии горячего прессования без закалки
  • Изготовлен технологией горячего прессования с закалкой
  • Подвергнутый старению после закалки
  • Подвергнутые отжигу

Алюминиевый швеллер неплохо справляется с нагрузками, устойчив к изгибам и противостоит деформации на кручение. Он может использоваться там, где нет высоких нагрузок. В отличие от стали, алюминий никак не контактирует с воздухом и водой. А значит ему не страшна коррозия. В отличие от алюминиевой трубы, швеллер из этого материала способен выдерживать те же нагрузки, но существенно снижает вес конструкции.

Алюминиевый аналог стального швеллера используется не только в строительстве, но и в отделке фасада зданий. Поэтому кроме своих высоких характеристик, он должен обладать привлекательным внешним видом. А для того, чтобы алюминиевый спав не потерял своих эстетических качеств, его покрывают анодно-оксидной пленкой.

Заключение

Швеллер – это такое изделие из металла, которое имеет огромную сферу использования. Для выбора необходимого типа этого изделия для своих нужд необходимо рассчитать возможные нагрузки, под которыми будет находиться этот конструктивный элемент. Расчет сложных конструкций должен выполняться только профессионалами. Даже одна ошибка может привести к серьезным последствиям.