Двутавр или швеллер? Что лучше?

  1. Главная
  2. Статьи
  3. Двутавр или швеллер? Что лучше?
Двутавр или швеллер? Что лучше?
Швеллер или двутавр - что лучше выбрать и использовать в зависимости от особенностей применения, что прочнее и что лучше двутавр или швеллер. Основные характеристики двутавра и швеллера и их главные различия.
Двутавр или швеллер? Что лучше?
Метинвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ru/articles/dvutavr-ili-shveller-chto-luchshe/
2022-07-13 14:07:50
Двутавр или швеллер? Что лучше?
09 Августа 2020

Решение ключевых задач в строительстве, производство средней и тяжелой техники невозможно без использования базовых видов металлического фасонного проката – двутавра и швеллера. Эти две разновидности изделий достаточно востребованы и незаменимы там, где нужна гарантированная прочность и способность профиля сопротивляться деформации. Обеспечить такие эксплуатационные качества конструкциям может только металл в качестве основного материала для их производства. В целях повышения антикоррозионных свойств используется нержавеющая или углеродистая оцинкованная сталь.

Что такое двутавр?

Разновидность горячекатаного стального проката, обеспечивающего прочность и жесткость, с характерным расположением внутренних граней полок еще называют двутавровой балкой. Она выпускается длиной от 4 до 12 м, имеет сплошное сечение в виде буквы «Н», причем, большая часть металла приходится на полки. Профиль соответствует стандартам:

  • ДСТУ 8768 (ГОСТ 8239) – горячекатаные изделия с уклоном внутренних граней полок;
  • ГОСТ 26020 – профиль с параллельными гранями полок после горячей прокатки.

Отвечая на вопрос о том, что такое двутавр, нужно принимать в расчет и алюминиевые, деревянные, стеклопластиковые, железобетонные изделия. Все же, наиболее широкое распространение получил стальной аналог, незаменимый при создании испытывающих значительные нагрузки перекрытий. Наиболее важные характеристики металлического профиля – высокая жесткость и прочность.

двутаврова балка

Сопротивляемость изделия к деформации определяют две основные величины: момент инерции и момент сопротивления двутавра. На их значение влияет вид нагрузки, материал изготовления балки, протяженность от одного опорного конца к другому, распределение усилий по двутавру – по всей его протяженности или в одной конкретной точке.

Швеллер: краткая характеристика

Для придания необходимой прочности бетонным строениям, создания прочных каркасов, изготовления легких машин и механизмов, в частном строительстве, где используются перекрытия небольших строений, массивная двутавровая балка может быть заменена маловесным и дешевым металлопрокатом с П-образным профилем.

Стальной швеллер – это вид металлоизделий с высотой стенки 50-400 мм и длиной от 6 до 12 метров. Сортамент и характеристики регламентируются ДСТУ 3436 (ГОСТ 8240), ДСТУ 8807 (ГОСТ 19425). Полки в П-образном продукте выполняются параллельными или с уклоном внутренних граней. Для швеллера характерно то, что его стенка и основная ось инерции между собой не совпадают, а по толщине стенки он имеет параметры в пределах от 0,4 до 1,5 см. По ширине граней полок различают равнополочные и неравнополочные изделия (гнутые). Эта и другая информация по каждому виду швеллера содержится в маркировании. Высота фасонного продукта – его номер.

швеллер на производстве

Важно понимать, что такое швеллер для строительства. Его устойчивость к усилиям на изгиб и разрыв, сжатие, высокое сопротивление боковым напряжениям неоценима. К тому же швеллер не скручивается вокруг продольной оси. Гнутая разновидность изделий характеризуется нестандартными размерами, которые достигаются путем холодного профилирования плоской заготовки. При относительно небольшой металлоемкости и благодаря П-образному сечению, несущая способность швеллера горячекатаного достаточно высокая. Поэтому при возведении крановых мостов, пролетов в цехах, фермах, стальных скелетов гаражей лучше купить швеллер - он просто незаменим.

Главные отличия

Два вида металлопроката, кроме сходных параметров, содержат и ряд отличий. Сложным сечением в виде буквы «Н» характеризуется двутавровая балка – швеллер имеет П-образную конфигурацию в разрезе. Кроме сечения отличаются изделия по прочности. Двутавровая конструкция выдерживает более высокие нагрузки, чем швеллер. Так, у расположенных рядом балок прочность возрастает в 2 раза, а при их наложении одна на другую – в четыре. Поэтому двутавры применяются в ответственном строительстве. Швеллер активно используют в машиностроении, возведении объектов различного назначения. Сравнивая высоту основания, можно увидеть, что у П-образных горячекатаных профилей она варьируется в пределах 50-400 мм (у гнутых – 25-410 мм), у стальных балок– 100-600 мм.

Сравнение швеллера и двутавра

Сфера применения обоих видов фасонного проката довольно широкая. Но наиболее часто и тот и другой используются в перекрытии сооружений. Чтобы разобраться, что лучше: купить двутавр или швеллер, проведем их сравнительный анализ.

Все формы стального профиля разного сечения изготавливаются из качественного металла. Имеющиеся особенности в геометрических параметрах, способах производства влияют на технические характеристики. Для сравнения между собой двух видов металлоизделий берется во внимание:

  • способ производства;
  • вес;
  • материал изготовления;
  • геометрические размеры;
  • сопротивление изгибу.

От того, что характеристики и области применение обоих профилей очень схожи, на пользовательском уровне появилось «комбинированное» название – двутавровый швеллер. В действительности и тому, и другому профилю присущи свои особенности, которые учитываются при выборе.

Способ производства

Изготавливается фасонный прокат по-разному. Двутавры размером 60 мм и более – это в основном сварные изделия. Балки меньших размеров, как правило, горячекатаные. Они более износостойкие и прочные, а двутавр сварной в процессе изготовления проходит несколько стадий: производство заготовок, сборка и сварка.

Гнутые П-образные конструкции получают холодным способом путем изгиба краев заготовок под нужным углом. При таком подходе можно получить минимальную толщину стенок, что сказывается на уменьшении веса и цены изделия. Катаный швеллер выпускаются на сортовых станах методом горячей прокатки. Здесь нагретому до высокой температуры полуфабрикату, придаются нужные геометрические параметры во время прокатки в клетях с валками.

Из чего изготавливают швеллер и двутавр?

Швеллер и двутавр – это готовые продукты из металлов с минимальным процентом вредных добавок, а также из сплавов с увеличенным пределом прочности, которым не нужна последующая доработка. Стальной прокат считается самым надежным, износостойким. В таблице сведены самые востребованные марки стали для П-профиля и балок.

Марка стали/международный аналог

Швеллер

Двутавр

Содержание С. %

Краткая характеристика

ст3 пс/сп/ S235JR, A 414 Grade A, SS34

углеродистая

конструкционная

обыкновенного качества

+

+

0,14-0,22

Повышенная прочность;

устойчивость к значительным нагрузкам;

долговечность;

для горячекатаных профилей.

Ст4/E28-2, Fe430B, SM400A

углеродистая

нелегированная

+

+

0,18-0,27

Без склонности к отпускной хрупкости.

Ст5/SS 50, A 570 Grade 50

обыкновенного качества углеродистая

+

 

0,28-0,37

Для горячекатаных швеллеров.

09Г2С/13Mn6, 9MnSi5, 09G2S, SB49

кремнемарганцевая

низколегированная

конструкционная

+

+

0,09

Легкая свариваемость, диапазон температур -70 + 450°С;

повышенный предел прочности.

17Г1С/AE355D, Fe510D1, 4360-50C, AE355D

нелегированная

конструкционная

качественная кремнемарганцовистая

+

 

0,15–0,2

Изготовление горячекатаных швеллеров;

работа под давлением в температурном поле от -40 до +475°С.

10ХСНД/10ChSND

низколегированная

конструкционная

хромокремненикелевая с медью

+

 

≤0,12

Горячекатаные швеллеры, работа в агрессивных условиях;

широкий диапазон температур (-70+ 450°С);

легкая свариваемость; высокая прочность – до 685 МПа.

15ХСНД/16Д

низколегированная

конструкционная

хромокремненикелевая с медью

+

 

0,12–0,18

Для горячекатаных швеллеров;

придает повышенную прочность прокату для работ в сложных климатических условиях;

коррозионно-устойчивая.

С235/Е235-А, Fe360-A

углеродистая

строительная

+

+

0,22

Изготовление металлического холодно- и горячекатаного проката, гнутого профиля.

08кп/1008, 1010, A619, A622, DC01, DC04, DD13, FeP01, FeP

кипящая

конструкционная

углеродистая качественная

+

 

0,05-0,11

Для холоднокатаного проката;

с неограниченной свариваемостью.

С 345/09Г2С, Cr.50tupe 1-4, SM490

марганцовистая

низколегированная

повышенной прочности

+

+

до 0,15

Плотность – 7850 кг/м3;

для сварных металлических конструкций;

хорошая теплопроводность;

хорошие токопроводящие свойства.

AISI 304/1.4301

аустенитная

нержавеющая

с низким содержанием углерода

+

 

0,8

Стойкость к агрессивным веществам;

высокая надежность и жаропрочность;

температурное поле эксплуатации: -196+600°С

Что крепче – швеллер или двутавр?

На физические параметры обох видов изделий влияют требования по эксплуатации, вектор прикладываемых нагрузок, радиус закругления между полками и стенкой, способы крепления. От того, что расположение центра тяжести у каждого вида проката разное, разнится их сопротивляемость воздействию нагрузок. К примеру, менее жесткий П-профиль отлично себя зарекомендовал в небольших по размеру конструкциях с косым изгибом, а балка с высокими характеристиками жесткости популярна при возведении перекрытий, способных удерживать большие тяжести.

В каждом конкретном случае проводится своя оценка. Анализируя, что прочнее – двутавр или швеллер, нужно брать для сравнения металлопрокат идентичной высоты и толщины стенок, соизмеримой геометрии полок (ширина, толщина). При равных показателях большей величиной жесткости и прочности характеризуется двутавр при условии, что оба изделия используются как несущие балки, зафиксированные строго ортогонально.

Если сравнивать прокат одинакового типоразмера по воздействию боковых нагрузок в перпендикулярном векторе к их ортогональной оси (плоскость поперечного сечения), то надежнее выявится швеллер. Это связано с тем, что центр тяжести двутавра приходится строго посередине его поперечного сечения, а у швеллера эта точка смещена и выходит за границы сечения.

При экспресс-анализе можно воспользоваться табличными данными государственных стандартов. В них даны величины моментов сопротивления обоих изделий относительно оси абсцисс и ординат (Wx и Wy). Прочнее будет тот вид металлопроката, у которого эти показатели окажутся выше.

Характеристики

Вид фасонной продукции

Двутавр

Швеллер

20

ДСТУ 8768

20С

ДСТУ 8807

20Са

ДСТУ 8807

20С

ДСТУ 3436

20Э

ДСТУ 3436

20П

ДСТУ 3436

Стенка: размеры (мм)

h

200

200

200

200

200

200

s

5,2

7

9

7

4,9

5,2

Полка: размеры, (мм)

b

100

100

102

73

76

76

d

8,4

11,4

11,4

11

9,0

9,0

R (мм)

9,5

9

9

11

12

9,5

S (см2)

26,8

35,6

39,6

28,83

23,02

23,4

m (кг)

21,0

27,9

31,1

22,63

18,07

18,4

W-x (см3)

184

237

250

178,04

153,71

153

W-y (см3)

23,1

31,8

33,3

24,19

25,54

25,2

Условные обозначения:

  • h – высота;
  • s – толщина;
  • b – ширина;
  • d – толщина;
  • R – радиус закругления между стенкой и полкой;
  • S – площадь поперечного сечения;
  • m – масса 1 метра изделия;
  • W-x, W-y – показатели сопротивления относительно осей координат.

Подбор двутавра, как и швеллера по расчетным характеристикам, обеспечивающим необходимую прочность, проводится по данным стандартов на эти виды изделий. Анализ приведенных табличных значений показывает, что выше всего показатели величин сопротивления по осям Wх и Wу у двутавра 20Са.

Можно протестировать между собой по устойчивости к нагрузкам и 3 вида швеллера. Отмечается, что самую большую сопротивляемость усилиям, направленным ортогонально сбоку на полки профиля, оказывает швеллер 20Э (экономичный) с симметричными гранями полок. Это при том, что он проигрывает по площади сечения, размерам стенки и удельной массе двум другим образцам.

Цена

Оптовые продажи профилей обоих видов проводятся в тоннах. На цену влияет способ производства и вид металла. Так, при одинаковых показателях Н-образный профиль из стали 09Г2С будет на 17-20% дороже такого же образца из Ст3.

В меньшем по весу П-профиле в 1 тонне содержится больше погонных метров. Балка с высоким коэффициентом жесткости и прочности обойдется дороже. На стоимость проката влияет также объем заказа, условия поставки.

Швеллер или двутавр: что же выбрать?

Определяться с выбором нужного вида проката нужно, прежде всего, исходя из его назначения. Ориентировочный основной показатель – прочность. Учитывается также типоразмер. Если по этим характеристикам возможны два варианта выбора, и оба они удовлетворяют условиям, в том числе по прочности и коррозийной устойчивости, то рациональнее купить швеллер за меньшую цену.

По этому алгоритму выбора двутавры специальные и с большими параметрами больше всего находят применение в качестве несущих балок для массивных строительных объектов. Они незаменимы в обустройстве сооружений с длинными промежутками между опорными блоками и значительными нагрузками. При идентичных технических показателях двутавр при воздействии силы на изгиб ведет себя надежнее, чем швеллер.

В отличие от балки П-профиль считается более распространенным прокатом. Область его применения достаточно широкая – от строительных работ до использования в качестве заготовок для технических деталей. Как и двутавр, швеллер может быть несущим элементом строения при условии соответствия прочности расчетной нагрузке.

Часто металлические П-профили сваривают вместе и получают продукт наподобие двутавра. Назвать полноценной заменой балке эту конструкцию нельзя – она хотя и прочная, но уступает оригинальному прокату. Рационально будет использовать уже готовые оригинальные изделия в зависимости от вида работ.

Сегодня купить двутавр или швеллер можно у многих поставщиков. Однако не все из них реализуют фасонный прокат, изготовленный согласно ГОСТ/ДСТУ. Несоответствие стандарту может вызвать разрушение конструкций при эксплуатации, привести к гибели людей или подвергнуть их жизни опасности.

Не стоит рисковать. Доверяйте только проверенному производителю. Компания «Метинвест-СМЦ» уже давно является лидером в данном сегменте на рынке металлопроката. Мы всегда готовы к сотрудничеству, оказанию любой помощи и гарантируем высокое качество нашей продукции.