Особливості використання сталевого швелеру

Продовжуємо розповідати про специфіку застосування сталевої продукції у промисловості та побуті. Першу статтю цього циклу про профільні труби ви можете прочитати за посиланням. А сьогоднішня розмова буде присвячена такому популярному виду сталевого прокату як швелер. 

Так вже повелося, що більшість споживачів хоче отримати максимум товару за мінімум грошей. У пошуках необхідної продукції вони часто не дивляться у нормативні документи на її виробництво/ використання й мають достатньо поверхневе уявлення про те, що саме їм потрібно. Це взагалі нормально для побутових речей. Але у питаннях життя та здоров’я людини, в будівельному та промисловому секторі такий підхід може привести до доволі сумних наслідків. Тому задача відповідального постачальника металопродукції полягає також й у тому, щоб пояснювати клієнту особливості продукту та ризики від його невідповідного використання. 

Сутність проблеми 

Цього разу я не буду глибоко занурюватися в технологічні процеси виробництва та якісні параметри швелерів. Детальну інформацію про це можна знайти в інших публікаціях на сайті Метінвест-СМЦ (наприклад, за посиланням). Просто нагадаю, що швелер металевий – це П-подібний фасонний профіль, який виготовляється зі сталі або кольорових металів шляхом гарячого прокатування або холодного гнуття та використовується у багатьох галузях промисловості. Сьогодні ми розглянемо будівельний сектор. 

Наразі ринок сталевого швелера переповнений різноманітними профілями, які виготовлені за безліччю нормативних документів – від міжнародних стандартів до технічних протоколів заводів-виробників. Ці вироби мають різні розміри, виготовляються з різних матеріалів й, відповідно, мають зовсім неоднакові експлуатаційні властивості. 

Сталевий гарячекатаний швелер 

Окрім несучих будівельних елементів швелер може використовуватися у менш відповідальних застосуваннях типу кожухів для систем комунікацій, віконних та дверних отворів, елементів огорож і парканів тощо. І саме у цьому напрямку економія може мати сенс. В принципі, можна обрати найлегший профіль (аби тільки він не прогинався під власною вагою або під впливом вітру 😊). В одній тонні прокату з меншою питомою масою буде більше погонних метрів, ніж у випадку з важчими профілями. Відповідно, з нього можна буде збудувати більше метрів паркану, кабельних каналів тощо. 

Металопрокат, який може вас зацікавити

Швелер 12 ст1-3пс/сп L=12000мм В дорозі

кг

т

шт

м.п

411.70 грн

Швелер 10 ст1-3пс/сп L=12000мм В дорозі

кг

т

шт

м.п

339.60 грн

Швелер 14 ст1-3пс/сп L=12000мм В дорозі

кг

т

шт

м.п

549.70 грн

Швелер 6,5 ст1-3пс/сп L=6000мм В дорозі

кг

т

шт

м.п

256.50 грн

Але якщо мова йде саме про відповідальні металоконструкції, то тут економія може «вийти боком». Спробую пояснити проблему на прикладі. Як пишуть у кінострічках, «всі персонажі та події вигадані, будь-які збіги випадкові». У вихідних даних маємо:  

1. Проект умовного ангару, для будівництва якого потрібно 1000 метрів швелера певного розміру (хай це буде швелер 30П); 
2. Людину, якій потрібний такий умовний ангар у збудованому вигляді;
3. Людину, яка будуватиме цей умовний ангар; 
4. Бюджет на зведення умовного ангару. 

В розвинених країнах будівельна галузь дуже зарегульована. Ти не можеш збудувати абищо без відповідного дозволу, проектування, аудитів та інспекцій. Виконані роботи повинні гарантувати безпечність споруди протягом всього її життєвого циклу. У нас все це наче теж є, але функціонує трохи по-іншому. Як ми всі розуміємо, у вітчизняних реаліях замість проекту з першого пункту може взагалі бути ролик з Youtube, поради друзів чи власні рішення. Конкретний типорозмір швелера на цьому етапі також може бути невідомий – замість нього лише уявлення про «щось металеве». 

Пункти 2 та 3 можуть бути об’єднані, замість окремих осіб можуть залучатися відповідні компанії та організації. Бюджету з пункту 4 може не вистачати одразу на весь комплекс робіт, що вимагатиме розділення проекту на окремі етапи, розтягнуті у часі, або взагалі урізання деяких ресурсів та кроків. Також буває так, що гроші є, але кінцевий клієнт або будівельна організація просто бажають зекономити на зведенні споруди. 

Продовжуємо. Представник суб’єкта з пункту 3, який займається закупівлею, має інформацію про швелер 30П. Він починає шукати його в інтернеті та на площадках металоцентрів. При цьому така людина не завжди має технічну освіту та може взагалі не розумітися на будівництві та опорі матеріалів  (від нього це звичайно й не вимагають). Спеціаліст із закупівлі знаходить швелер з номером 30 на металобазі, але, приїхавши по нього, бачить, що букви «П» в його позначенні немає. Зате перед ним лежить купа інших виробів, виготовлених за українськими ДСТУ,  європейськими EN та якимось взагалі незнайомими документами. Серед них є гарячекатаний та гнутий варіанти, є продукція з паралельними полицями або з їхнім ухилом. Багато з них має в своєму позначенні число «30», але при цьому вони відрізняються як за деякими розмірами, так й за масою. Й це ми ще не згадали про матеріал та стан постачання… 

Добре, якщо у такій ситуації в людини є чітко прописаний нормативний документ, за яким потрібно виконати закупівлю. Не побачивши потрібного профілю, вона йде та продовжує пошуки. Але якщо цієї інформації немає, клієнт скоріш за все прислухається до порад робітників металоцентру або зробить свій вибір у бік найдешевшого профілю чи продукції близьких габаритів, кількість метрів в одній тоні якої буде більше.  

Уявімо саме другу ситуацію. Задоволений закупник привозить на будівельний майданчик потрібну кількість швелеру з дивною назвою «ZYD30» (назва вигадана) за якимось малайзійським стандартом. Працьовита бригада будівельників у визначений строк зводить споруду з використанням цього профілю. Щасливий клієнт отримує ключі від омріяного ангару. Через певний час він завозить до ангару висококласну імпортну техніку. Ще через якийсь проміжок часу власник з подивом дізнається, що всі його високомаржинальні механізми пошкоджені через обвалення перекриття. 

Аналіз ситуації показує, що причиною аварії став обраний для виготовлення перекриття швелер. Він виявився набагато «слабшим» за несучими характеристиками у порівнянні із запроектованим 30П, тому не витримав прикладеного навантаження та зруйнувався. Але корінь проблеми полягає у відсутності знань нормативної бази та у безвідповідальному відношенні до проектування, розрахунків, закупівлі й використання металопрокату. 

Як я вже написав, ця історія абсолютно вигадана. Але, повірте, вона цілком перекликається з поточними реаліями українського будівельного сектору. Тому далі за текстом ми з вами розберемося, які саме П-подібні профілі дозволено використовувати при створенні будівельних споруд в нашій країні, а про які вітчизняні технічні норми й гадки не мають. 

Нормативна документація на сталеві швелери в Україні 

Наразі в нашій країні діє велика кількість стандартів та технічних умов на швелер зі сталі. В таблиці нижче наведені нормативні документи, в яких зазначена сортаментна лінійка швелерів різноманітного призначення. 

Стандарти на сортамент сталевих швелерів, 
що діють в Україні станом на 2025 рік 

Додатково існує багато нормативних документів, які обумовлюють вимоги до всіх інших технічних характеристик такого фасонного прокату (механічні та технологічні властивості, якість поверхні, стан постачання). Але в частині сортаменту всі вони посилаються на вказані в таблиці.  

Як бачимо з опису продукції, в будівельному секторі можливо використовувати швелери, позначення та розміри яких відповідають ДСТУ 3436, ДСТУ EN 10365, ТУ У 24.1-05393056-003:2020, ДСТУ 8806 та ДСТУ 9285. Всі інші норми, зазначені вище, стосуються виробів спеціалізованого призначення. 

Якщо звернутися до державних будівельних норм, то можна побачити, що там також обумовлений сортамент швелерів, які можливо використовувати при проектуванні, будівництві та реконструкції будівель та споруд. Вибір конкретного типорозміру для виготовлення тієї чи іншої металоконструкції повинен ґрунтуватися на відповідних розрахунках надійності та несучої здатності.  

Зокрема державні будівельні норми України ДБН В.2.6-198:2014 «Сталеві конструкції. Норми проектування» вказують, що фасонний прокат повинен виготовлятися згідно технічних вимог за ДСТУ 8539, ДСТУ 8541, ДСТУ 4485 та ДСТУ EN 10025. Перші три нормативні документи в частині сортаменту швелерів посилаються на ДСТУ 3436, ДСТУ 8806 та ДСТУ 9285, а останній – на ДСТУ EN 10365. 

Таким чином, жодних швелерів, окрім зазначених в діючих українських стандартах, використовувати для будівництва в нашій країні не можна. Тому, повертаючись до нашого прикладу з попереднього розділу, можна зробити висновок про те, що будівництво ангару виконано з порушенням державних будівельних норм: використання невідповідного швелера не гарантувало безпечність та довговічність експлуатації будівлі й призвело до її руйнування. 

Порівняння геометричних характеристик гарячекатаних швелерів за ДСТУ, ТУ та EN 

Тепер, коли ми з’ясували основні нюанси нормативної бази на сталеві швелери, давайте розглянемо особливості такої гарячекатаної продукції, виробленої за різними чинними стандартами. Для прикладу розглянемо декілька ідентичних за висотою типорозмірів, що виготовляються відповідно до ДСТУ 3436, ТУ У 24.1-05393056-003:2020 та ДСТУ EN 10365. 

Ключовими геометричними параметрами швелеру є його висота h, ширина полиці b, товщина стінки s та товщина полиці t. Від них залежать площа перетину, маса погонного метра профілю та його експлуатаційні властивості. ДСТУ 3436 і ТУ У 24.1-05393056-003:2020 додатково вміщують довідкові значення для осей прокату - момент інерції, момент опору, прогин стінки за висотою та ін. Вони, з одного боку, допомагають при розробці калібрування прокатних валків та технологічних параметрів виробництва такої продукції, а з іншого – приймають участь у розрахунках міцності металоконструкцій та їхньої здатності опиратися навантаженням без надлишкових деформацій та руйнування. Зазвичай такі розрахунки виконуються за номінальними параметрами профіля, без врахування толерансів на розміри. Однак проектні показники повинні мати певний запас міцності, який гарантовано компенсує можливі відхилення фактичної геометрії швелеру від номіналу в межах допусків, обумовлених стандартом. 

Номінальні розміри та маса окремих видів гарячекатаних швелерів 

З таблиці виходить, що швелери, виготовлені за гармонізованим європейським стандартом ДСТУ EN 10365, масивніші, ніж продукція за ДСТУ та ТУ – в них ширші стінки, ширші та товстіші полиці. Для дрібних розмірів профілю різниця у масі складає в середньому 10-15%, але із збільшенням перетину виробів вона зростає. Зокрема, якщо порівняти номінальні показники прокату 40П за ДСТУ 3436 із ідентичним за висотою швелером UPE 400, то останній буде важчим аж на 33%.  

Що це означає для проектно-будівельних організацій та кінцевих споживачів? Профілі за ДСТУ EN 10365 через збільшені геометричні показники мають підвищену несучу здатність. Вони можуть витримувати більші навантаження. Відповідно, їх можна застосовувати при створенні перекриття будівель із більшою відстанню між колонами або вкладати швелери  на більшій дистанції один від одного без втрати експлуатаційної стійкості конструкції. 

У той самий час, продукція за ДСТУ 3436 і ТУ У 24.1-05393056-003:2020 має економнішу форму. Завдяки тоншим стінкам та полицям маса одного метру такого профілю є значно меншою, а це означає, що загальний метраж швелеру в одній тоні буде пропорційно більшим у порівнянні із європейським аналогом. Тому, якщо ваш проект за несучими параметрами дозволяє обирати між цими альтернативами, застосування виробів, виготовлених відповідно до ДСТУ 3436 та ТУ У 24.1-05393056-003:2020, буде ефективнішим з точки зору загальної металоємності, витрат на логістику, зварювальних та монтажних робіт, підготовки фундаментів тощо. 

Окремо хочу звернути вашу увагу на такий момент. ДСТУ 3436 вказує, що граничні відхилення за масою швелерів не повинні перевищувати +/- 4% для партії та +/- 6% для окремого виробу. Відхилення за масою – це різниця між фактичною вагою при постачанні та розрахованою за таблицями стандарту теоретичною масою.  

У свою чергу, ТУ У 24.1-05393056-003:2020 дозволяє виробляти прокат трьох класів точності виготовлення: 

• А – високої точності; 

• В – звичайної точності; 

• С – звичайної точності полегшений. 

Для кожного з цих класів обумовлені власні допуски на розміри та форму профілю. Граничні відхилення за масою для продукції точності А повністю співпадають з вимогами ДСТУ 3436. Для точності В такі відхилення складають +/- 6%, а для точності С – від +4% до -10% (в обох випадках – і для партії, і для окремого профілю). Це означає, що для металоконструкцій, які застосовуються в ненадскладних умовах навантаження, можна використовувати полегшені швелери ще меншої маси. В середньому вироби із точністю виготовлення С можуть бути легшими на 3% у порівнянні з базовими, й це ще більше підвищить економічну ефективність їхнього використання. Але, як я вже неодноразово підкреслював в сьогоднішній статті, доречність використання такої продукції (як й будь-яких інших металовиробів) повинна бути підтверджена відповідними проектними розрахунками. 

Висновки та рекомендації 

Публікація вийшла доволі об’ємною. Я вдячний тим, хто зміг її дочитати до кінця. Щоб підбити підсумки, скажу: 

1. При підготовці та реалізації проекту будівництва краще не нехтувати етапом розрахунків та експертної оцінки, які підтвердять надійність, безпеку та довговічність об’єкта при використанні обраних технічних рішень і матеріалів. 
2. Під час будівництва слід використовувати тільки ту продукцію, якість якої обумовлена на рівні національних будівельних норм, стандартів та інших технічних документів України. 
3. В будівельній галузі бажання та можливість зекономити на матеріалах повинні ґрунтуватися на конкретних технічних даних та висновках профільних спеціалістів. Використання невідповідної продукції може навпаки призвести до суттєвих додаткових фінансових витрат.