Особенности использования стального швеллера

Продолжаем рассказывать о специфике применения стальной продукции в промышленности и быту. Первую статью данного цикла, посвященную профильным трубам, вы можете прочитать по ссылке. А сегодняшний разговор будет о таком популярном виде стального проката как швеллер. 

Так уж повелось, что большинство потребителей хочет получить максимум товара за минимум денег. В поисках необходимой продукции они часто не смотрят в нормативные документы на ее производство/ применение и имеют достаточно поверхностное представление о том, что им нужно. Это вообще нормально для бытовых вещей. Но в вопросах жизни и здоровья человека, в строительном и промышленном секторе такой подход может привести к весьма печальным последствиям. Поэтому задача ответственного поставщика металлопродукции состоит также и в том, чтобы объяснять клиенту особенности продукта и риски от его неправильного использования. 

Суть проблемы 

В этот раз я не буду глубоко погружаться в технологические процессы производства и качественные параметры швеллеров. Подробную информацию об этом можно найти в других публикациях на сайте Метинвест-СМЦ (например, по ссылке). Просто напомню, что швеллер металлический – это П-образный фасонный профиль, который производится из стали или цветных металлов путем горячей прокатки или холодной гибки и используется во многих отраслях промышленности. Сегодня мы рассмотрим строительный сектор. 

В настоящее время рынок стального швеллера переполнен разнообразными профилями, изготовленными по множеству нормативных документов – от международных стандартов до технических протоколов заводов-производителей. Эти изделия имеют разные размеры, изготавливаются из разных материалов и, соответственно, обладают совсем неодинаковыми эксплуатационными свойствами. 

Стальной горячекатаный швеллер 

Кроме несущих строительных элементов швеллер может использоваться в менее ответственных применениях типа кожухов для систем коммуникаций, оконных и дверных проемов, элементов заборов и ограждений. И именно в этом направлении экономия может иметь смысл. В принципе, можно выбрать самый легкий профиль (только бы он не прогибался под собственным весом или под воздействием ветра 😊). В одной тонне проката с меньшей удельной массой будет больше погонных метров, чем в случае с более тяжелыми профилями. Соответственно, из него можно будет построить больше метров забора, кабельных каналов и т.д. 

Металлопрокат, который может вас заинтересовать

Швеллер 12 ст1-3пс/сп L=12000мм В пути

кг

т

шт

м.п

411.70 грн

Швеллер 10 ст1-3пс/сп L=12000мм В пути

кг

т

шт

м.п

339.60 грн

Швеллер 14 ст1-3пс/сп L=12000мм В пути

кг

т

шт

м.п

549.70 грн

Швеллер 6,5 ст1-3пс/сп L=6000мм В пути

кг

т

шт

м.п

256.50 грн

Но если речь идет именно об ответственных металлоконструкциях, то экономия может «выйти боком». Попытаюсь объяснить проблему на примере. Как пишут в кинолентах, «все персонажи и события выдуманы, любые совпадения случайны». В исходных данных имеем:  

1. Проект условного ангара, для строительства которого требуется 1000 метров швеллера определенного размера (допустим, это швеллер 30П); 
2. Человека, которому нужен такой условный ангар в построенном виде; 
3. Человека, который будет строить этот условный ангар; 
4. Бюджет на возведение условного ангара. 

В развитых странах строительная отрасль очень зарегулирована. Ты не можешь построить что-либо без соответствующих разрешений, проектирования, аудитов и инспекций. Выполненные работы должны обеспечить безопасность сооружения на протяжении всего его жизненного цикла. У нас все это как будто тоже есть, но функционирует немного по-другому. Как мы все понимаем, в отечественных реалиях вместо проекта из первого пункта может вообще быть ролик из Youtube, советы друзей или собственные решения. Конкретный типоразмер швеллера на этом этапе также может быть неизвестен – вместо него только представление о «чем-то металлическом». 

Пункты 2 и 3 могут быть объединены, вместо отдельных лиц могут привлекаться соответствующие компании и организации. Бюджета из пункта 4 может не хватать сразу на весь комплекс работ, что потребует разделения проекта на отдельные этапы, растянутые во времени, или вообще урезания некоторых ресурсов и шагов. Еще бывает так, что деньги есть, но конечный клиент или строительная организация просто желают сэкономить на возведении постройки. 

Продолжаем. Представитель субъекта из пункта 3, занимающийся закупкой, располагает информацией о швеллере 30П. Он начинает искать его в интернете и на площадках металлоцентров. При этом такой человек не всегда имеет техническое образование и может вообще не разбираться в строительстве и сопротивлении материалов (от него это обычно и не требуется). Специалист по закупке находит швеллер с номером 30 на металлобазе, но, приехав за ним, видит, что буквы «П» в его обозначении нет. Зато перед ним лежит куча других изделий, изготовленных по украинским ДСТУ, европейским EN и каким-то вообще незнакомым документам. Среди них есть горячекатаный и гнутый варианты, есть продукция с параллельными полками или с их уклоном. Многие из них имеют в своем обозначении число «30», но при этом они отличаются как по некоторым размерам, так и по массе. И это мы еще не упомянули о материале и состоянии поставки… 

Хорошо, если в такой ситуации у человека есть четко прописанный нормативный документ, по которому нужно выполнить закупку. Не увидев нужного профиля, он попросту идет дальше и продолжает поиски. Но если этой информации нет, клиент, скорее всего, прислушается к советам работников металлоцентра, а может быть сделает свой выбор в сторону самого дешевого профиля или продукции близких габаритов, количество метров в одной тоне которой будет больше. 

Представим именно вторую ситуацию. Довольный закупщик привозит на строительную площадку требуемое количество швеллера со странным названием «ZYD30» (название выдумано) по какому-то малазийскому стандарту. Работящая бригада строителей в требуемые сроки возводит сооружение с использованием этого профиля. Счастливый клиент получает ключи от вожделенного ангара. Через некоторое время он завозит в ангар высококлассную импортную технику. Еще через какой-то промежуток времени владелец с удивлением узнает, что все его высокомаржинальные механизмы повреждены из-за обрушения перекрытия. 

Анализ ситуации показывает, что причиной аварии стал выбранный для изготовления перекрытия швеллер. Он оказался гораздо «слабее» по несущим характеристикам в сравнении с запроектированным 30П, поэтому не выдержал приложенной нагрузки и разрушился. Но корень проблемы состоит в отсутствии знаний нормативной базы и в безответственном отношении к проектированию, расчетам, закупкам и использованию металлопроката. 

Как я уже написал, эта история полностью вымышлена. Но, поверьте, она весьма близка к текущим реалиям украинского строительного сектора. Поэтому далее по тексту мы с вами разберемся, какие именно П-образные профили разрешено использовать при возведении сооружений в нашей стране, а о каких отечественные технические нормы даже не догадываются. 

Нормативная документация на стальные швеллеры в Украине 

В настоящее время в нашей стране действует большое количество стандартов и технических условий на швеллер из стали. В таблице ниже представлены нормативные документы, в которых указана сортаментная линейка швеллеров различного назначения. 

Стандарты на сортамент стальных швеллеров, 
которые действуют в Украине по состоянию на 2025 год 

Дополнительно существует много нормативных документов, обусловливающих требования ко всем другим техническим характеристикам такого фасонного проката (механические и технологические свойства, качество поверхности, состояние поставки). Но в части сортамента все они ссылаются на указанные в таблице.  

Как видно из описания продукции, в строительном секторе можно использовать швеллеры, обозначения и размеры которых соответствуют ДСТУ 3436, ДСТУ EN 10365, ТУ У 24.1-05393056-003:2020, ДСТУ 8806 и ДСТУ 9285. Все остальные нормы относятся к продукции специализированного назначения. 

Если обратиться к государственным строительным нормам, то можно увидеть, что там тоже оговорен сортамент швеллеров, которые можно использовать при проектировании, строительстве и реконструкции зданий и сооружений. Выбор конкретного типоразмера для изготовления той или иной металлоконструкции должен основываться на соответствующих расчетах надежности и несущей способности. 

В частности, государственные строительные нормы Украины ДБН В.2.6-198:2014 «Стальные конструкции. Нормы проектирования» указывают, что фасонный прокат должен производиться согласно техническим требованиям, изложенных в ДСТУ 8539, ДСТУ 8541, ДСТУ 4485 и ДСТУ EN 10025. Первые три нормативных документа в части сортамента швеллеров ссылаются на ДСТУ 3436, ДСТУ 8806 и ДСТУ 9285, а последний - на ДСТУ EN 10365. 

Таким образом, никаких швеллеров, кроме указанных в действующих украинских стандартах, использовать для строительства в нашей стране нельзя. Поэтому, возвращаясь к нашему примеру из предыдущего раздела, можно сделать вывод о том, что строительство ангара выполнено с нарушением государственных строительных норм: использование несоответствующего швеллера не гарантировало безопасность и долговечность эксплуатации здания и привело к его разрушению. 

Необходимо учитывать, что программные модули, используемые при строительном проектировании в Украине, содержат исключительно показатели швеллеров по действующим украинским стандартам. Поэтому любое отклонение фактических размеров или других свойств такой продукции может привести к катастрофическим последствиям. 

Сравнение геометрических характеристик горячекатаных швеллеров по ДСТУ, ТУ и EN 

Теперь, когда мы выяснили основные нюансы нормативной базы на стальные швеллеры, давайте рассмотрим особенности такой горячекатаной продукции, которая изготавливается в соответствии с действующими в Украине стандартами. Для примера возьмем несколько идентичных по высоте типоразмеров, производимых в соответствии с ДСТУ 3436, ТУ У 24.1-05393056-003:2020 и ДСТУ EN 10365. 

Ключевыми геометрическими параметрами швеллера являются его высота h, ширина полки b, толщина стенки s и толщина полки t. От них зависит площадь сечения, масса погонного метра профиля и его эксплуатационные свойства. ДСТУ 3436 и ТУ У 24.1-05393056-003:2020 дополнительно содержат справочные значения для осей проката - момент инерции, момент сопротивления, прогиб стенки по высоте и т.д. Они, с одной стороны, помогают при разработке калибровки прокатных валков и технологических параметров производства такой продукции, а с другой – принимают участие в расчетах прочности металлоконструкций и их способности сопротивляться нагрузкам без избыточных деформаций и разрушения. Обычно такие расчеты выполняются с использованием номинальных параметров профиля, без учета толерансов на размеры. Однако проектные показатели должны иметь определенный запас, гарантированно компенсирующий возможные отклонения фактической геометрии швеллера от номинала в пределах допусков, обусловленных стандартом. 

Номинальные размеры и масса отдельных видов горячекатаных швеллеров 

Из таблицы следует, что швеллеры, изготовленные по гармонизированному европейскому стандарту ДСТУ EN 10365, массивнее, чем продукция по ДСТУ и ТУ – у них более широкие стенки, шире и толще полки. Для профилей небольшого размера разница в массе составляет в среднем 10-15%, но с увеличением сечения она возрастает. В частности, если сравнить номинальные показатели проката 40П по ДСТУ 3436 с идентичным по высоте швеллером UPE 400, то последний будет тяжелее на 33%. 

Что это значит для проектно-строительных организаций и конечных потребителей? Профили по ДСТУ EN 10365 благодаря увеличенным геометрическим показателям обладают повышенной несущей способностью. Они могут выдерживать большие нагрузки. Соответственно, их можно применять при создании перекрытий в строениях с большим расстоянием между колоннами или укладывать швеллеры на большей дистанции друг от друга без потери эксплуатационной устойчивости конструкции. 

В то же время, продукция по ДСТУ 3436 и ТУ У 24.1-05393056-003:2020 имеет более экономную форму. Благодаря более тонким стенкам и полкам масса одного метра такого профиля значительно меньше, а это означает, что общий метраж швеллера в одной тонне будет пропорционально больше по сравнению с европейским аналогом. Поэтому, если ваш проект по несущим параметрам позволяет выбирать между этими альтернативами, применение изделий, изготовленных в соответствии с ДСТУ 3436 и ТУ У 24.1-05393056-003:2020, будет более эффективным с точки зрения общей металлоемкости, затрат на логистику, сварочных и монтажных работ, подготовки фундаментов и т.п. 

Отдельно хочу обратить ваше внимание на такой момент. ДСТУ 3436 указывает, что предельные отклонения по массе швеллеров не должны превышать +/- 4% для партии и +/- 6% для отдельного изделия. Отклонения по массе – это разница между фактическим весом при поставке и рассчитанной по таблицам стандарта теоретической массой.  

В свою очередь, ТУ У 24.1-05393056-003:2020 позволяет производить прокат трех классов точности изготовления: 

• А – высокой точности; 

• В – обычной точности; 

• С – обычной точности облегченный. 

Для каждого из этих классов обусловлены свои допуски на размеры и форму профиля. Предельные отклонения по массе продукции точности А полностью совпадают с требованиями ДСТУ 3436. Для точности В такие отклонения составляют +/- 6%, а для точности С – от +4% до -10% (в обоих случаях – и для партии, и для отдельного профиля). Это означает, что для металлоконструкций, применяемых не в сложно нагруженных условиях, можно использовать облегченные швеллеры еще меньшей массы. В среднем изделия с точностью изготовления С могут быть легче на 3% по сравнению с базовыми, что еще больше повысит экономическую эффективность их использования. Но, как я уже неоднократно подчеркивал в сегодняшней статье, возможность использования такой продукции (как и любых других металлоизделий) должна быть подтверждена соответствующими проектными расчетами. 

Выводы и рекомендации 

Публикация получилась достаточно объемной. Я благодарен тем, кто смог ее дочитать до конца. Чтобы подвести итоги, скажу следующее: 

1. При подготовке и реализации строительного проекта лучше не пренебрегать этапом расчетов и экспертной оценки, которые подтвердят надежность, безопасность и долговечность объекта при использовании выбранных технических решений и материалов. 
2. Во время строительства следует использовать только ту продукцию, качество которой обусловлено на уровне национальных строительных норм, стандартов и других технических документов Украины. 
3. В строительной отрасли желание и возможность сэкономить на материалах должны основываться на конкретных технических данных и выводах профильных специалистов. Использование несоответствующей продукции может, наоборот, привести к существенным дополнительным финансовым затратам.