Швелер – один із найбільш затребуваних видів металопрокату. Він має «П»-подібний профіль (складається зі стінки та двох полиць), завдяки чому витримує істотні навантаження. Найчастіше продукція виготовляється з вуглецевих марок сталі, рідше – низьколегованих, за спеціальним замовленням – високолегованих, наприклад, «нержавійки». Для окремих застосувань виготовляють швелери з алюмінієвих, мідних та інших кольорових сплавів. За формою профіль буває з паралельними гранями полиць або з їх нахилом. За технологією виготовлення розрізняють швелер гарячекатаний (із геометрією за ДСТУ 3436 / ГОСТ 8240, ДСТУ EN 10365 та ін.) та гнутий (ДСТУ 8806, ДСТУ 9285). При близьких розмірних параметрах гарячекатаний прокат міцніший за гнутий, тому він більш затребуваний у будівництві, машинобудуванні та інших сферах, де на першому місці стоїть надійність металоконструкцій.
Чому ж так важливо знати вагу погонного метра швелера? Цей базовий параметр важливий, тому що:
- впливає на загальне навантаження, яке конструкція може витримувати;
- допомагає планувати перевезення металопрокату та підбирати відповідний транспорт;
- визначає потребу в матеріалі для конкретного завдання та оптимізує відходи;
- питома вага швелера дозволяє переконатися, що профіль відповідає заявленому в нормативних документах;
- допомагає вибрати фундамент, розрахувати динамічні та статичні навантаження на будівельні металоконструкції.
Теоретична вага швелера гарячекатаного з внутрішнім нахилом граней полиць
Відповідно до ДСТУ 3436 (ГОСТ 8240) швелер після гарячої прокатки, що має нахил внутрішніх граней полиць, позначається цифрою та літерою «У». Завдяки нахилу полиць цей вид металопродукції відрізняється підвищеною жорсткістю та опором на вигин. Нахил полиць швелерів серії «У» становить у діапазоні 4–10%. За домовленістю покупця з виробником металопрокату максимальний нахил граней полиць становить 8%, якщо висота профілю менше 300 мм, і 5% за умови, коли h≥ 300 мм. Розміри, площа поперечного перерізу та вага погонного метра швелера для сталі щільністю 7,85 г/см³ вказується в стандарті. Додатково, у таблиці нижче наведено кількість погонних метрів в одній тонні такого прокату.
Таблиця розмірів та маси метра погонного швелера сталевого з внутрішнім нахилом граней полиць (ДСТУ 3436, ГОСТ 8240)
| Номер швелеру | Розміри, мм | вага 1 м, кг | Кількість метрів в тонні (орієнтовний розрахунок) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| h | b | S | t | |||
| 5У | 50 | 32 | 4,4 | 7,0 | 4,84 | 216,5 |
| 6,5У | 65 | 36 | 4,4 | 7,2 | 5,90 | 169,5 |
| 8У | 80 | 40 | 4,5 | 7,4 | 7,05 | 141,8 |
| 10У | 100 | 46 | 4,5 | 7,6 | 8,59 | 116,4 |
| 12У | 120 | 52 | 4,8 | 7,8 | 10,40 | 96,2 |
| 14У | 140 | 58 | 4,9 | 8,1 | 12,30 | 81,3 |
| 16У | 160 | 64 | 5,0 | 8,4 | 14,20 | 70,4 |
| 16аУ | 160 | 68 | 5,0 | 9,0 | 15,30 | 65,4 |
| 18У | 180 | 70 | 5,1 | 8,7 | 16,30 | 61,4 |
| 18аУ | 180 | 74 | 5,1 | 9,3 | 17,40 | 57,5 |
| 20У | 200 | 76 | 5,2 | 9,0 | 18,40 | 54,3 |
| 22У | 220 | 82 | 5,4 | 9,5 | 21,00 | 47,6 |
| 24У | 240 | 90 | 5,6 | 10,0 | 24,00 | 41,6 |
| 27У | 270 | 95 | 6,0 | 10,5 | 27,70 | 36,1 |
| 30У | 300 | 100 | 6,5 | 11,0 | 31,80 | 31,5 |
| 33У | 330 | 105 | 7,0 | 11,7 | 36,50 | 27,4 |
| 36У | 360 | 110 | 7,5 | 12,6 | 41,90 | 23,9 |
| 40У | 400 | 115 | 8,0 | 13,5 | 48,30 | 20,7 |
.jpg)
Теоретична вага швелера гарячекатаного з паралельними гранями полиць
На відміну від профілю «У» із «заокругленими» полицями, гарячекатаний швелер із паралельними гранями полиць за ДСТУ 3436 / ГОСТ 8240 (маркується літерою «П») має паралельні грані без нахилу. При цьому теоретична вага швелера «У» та «П» відповідно до даних стандартів абсолютно однакова, що часто дозволяє взаємозамінювати ці типи металопрокату.
Таблиця розмірів та маси метра погонного швелера сталевого з паралельними гранями полиць (ДСТУ 3436, ГОСТ 8240)
| Номер швелеру | Розміри, мм | Вага 1 м, кг | Кількість метрів в тонні (орієнтовний розрахунок) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| h | b | S | t | |||
| 5П | 50 | 32 | 4,4 | 7,0 | 4,84 | 216,5 |
| 6,5П | 65 | 36 | 4,4 | 7,2 | 5,90 | 169,5 |
| 8П | 80 | 40 | 4,5 | 7,4 | 7,05 | 141,8 |
| 10П | 100 | 46 | 4,5 | 7,6 | 8,59 | 116,4 |
| 12П | 120 | 52 | 4,8 | 7,8 | 10,40 | 96,2 |
| 14П | 140 | 58 | 4,9 | 8,1 | 12,30 | 81,3 |
| 16П | 160 | 64 | 5,0 | 8,4 | 14,20 | 70,4 |
| 16аП | 160 | 68 | 5,0 | 9,0 | 15,30 | 65,4 |
| 18П | 180 | 70 | 5,1 | 8,7 | 16,30 | 61,4 |
| 18аП | 180 | 74 | 5,1 | 9,3 | 17,40 | 57,5 |
| 20П | 200 | 76 | 5,2 | 9,0 | 18,40 | 54,3 |
| 22П | 220 | 82 | 5,4 | 9,5 | 21,00 | 47,6 |
| 24П | 240 | 90 | 5,6 | 10,0 | 24,00 | 41,6 |
| 27П | 270 | 95 | 6,0 | 10,5 | 27,70 | 36,1 |
| 30П | 300 | 100 | 6,5 | 11,0 | 31,80 | 31,5 |
| 33П | 330 | 105 | 7,0 | 11,7 | 36,50 | 27,4 |
| 36П | 360 | 110 | 7,5 | 12,6 | 41,90 | 23,9 |
| 40П | 400 | 115 | 8,0 | 13,5 | 48,30 | 20,7 |
Теоретична вага гарячекатаного сталевого швелера, виготовленого за іншими стандартами
У світі існує велика кількість систем міжнародних, регіональних та державних стандартів. З огляду на затребуваність гарячекатаних швелерів у будівельній та машинобудівній галузях, вимоги до даного виду прокату зустрічаються в нормативній документації практично всіх країн світу. Позначення профілів, розміри та технічні характеристики швелерів при цьому можуть суттєво відрізнятися.
Слід зазначити, що в Україні ДСТУ 3436 (ГОСТ 8240) – далеко не єдиний стандарт на розміри та допуски для такої продукції. Щодо швелерів будівельного призначення в нашій країні також діють:
- ТУ У 24.1-05393056-003:2020 «Швелери гарячекатані тонкостінні полегшені з паралельними гранями полиць. Технічні умови»;
- ДСТУ EN 10365:2022 «Швелери сталеві гарячекатані, I та H профілі. Розміри та маси».
Прокат, який виготовляється відповідно до ТУ У 24.1-05393056-003:2020, має ідентифікацію, аналогічну ДСТУ 3436: цифра, що означає висоту в сантиметрах, і літера «П» (продукція з нахилом полиць за цим нормативним документом не випускається). При цьому теоретична маса більшості типорозмірів швелера за ТУ дещо менша за аналогічні профілі за ДСТУ/ГОСТ.
У свою чергу, ДСТУ EN 10365 поширюється на:
- Швелери з нахилом внутрішніх граней полиць серій UPN, U та СH;
- Швелери з паралельними гранями полиць серій UPE та PFC.
Прокат за цим гармонізованим європейським стандартом має більші габарити порівняно з близькими профілями з ДСТУ 3436. Різниця в масі у невеликих типорозмірів становить 10–15%, але для великосортних швелерів вона збільшується до 30%. Використання таких масивних гарячекатаних виробів дозволяє створювати широкопролітні будівлі зі складною схемою навантаження.
Порівняння номінальних розмірів та маси деяких типорозмірів швелера з паралельними полицями
| Стандарт | Номер швелеру | h, мм | b, мм | s, мм | t, мм | Площа перетину, см² | Маса 1 м, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ДСТУ 3436 | 8П | 80 | 40 | 4,5 | 7,4 | 8,98 | 7,05 |
| ТУ У 24.1-05393056-003:2020 | 8П | 80 | 40 | 4,2 | 7,4 | 8,96 | 7,034 |
| ДСТУ EN 10365 | UPE 80 | 80 | 50 | 4,0 | 7,0 | 10,1 | 7,9 |
| ДСТУ 3436 | 10П | 100 | 46 | 4,5 | 7,6 | 10,90 | 8,59 |
| ТУ У 24.1-05393056-003:2020 | 10П | 100 | 46 | 4,3 | 7,6 | 10,93 | 8,58 |
| ДСТУ EN 10365 | UPE 100 | 100 | 55 | 4,5 | 7,5 | 12,5 | 9,8 |
| ДСТУ 3436 | 12П | 120 | 52 | 4,8 | 7,8 | 13,30 | 10,40 |
| ТУ У 24.1-05393056-003:2020 | 12П | 120 | 52 | 4,3 | 7,9 | 13,01 | 10,216 |
| ДСТУ EN 10365 | UPE 120 | 120 | 60 | 5,0 | 8,0 | 15,4 | 12,1 |
| ДСТУ 3436 | 30П | 300 | 100 | 6,5 | 11,0 | 40,50 | 31,8 |
| ТУ У 24.1-05393056-003:2020 | 30П | 300 | 100 | 6,3 | 11,4 | 40,88 | 32,09 |
| ДСТУ EN 10365 | UPE 300 | 300 | 100 | 9,5 | 15,0 | 56,6 | 44,4 |
Теоретична вага сталевого швелера гнутого рівнополичного
Гнутий рівнополичний швелер згідно з чинним в Україні ДСТУ 8806 виготовляється з рулонної холоднокатаної або гарячекатаної сталі різного хімічного складу:
- Вуглецевої звичайної якості;
- Вуглецевої якісної конструкційної;
- Низьколегованої.
Готову продукцію отримують холодним профілюванням на профілезгинальних агрегатах. Точні розміри, мала вага, висока міцність на вигин та стійкість до деформацій роблять холодногнутий швелер дуже затребуваним при зведенні малоповерхових споруд та виготовленні металоконструкцій будівельного та машинобудівного призначення.
За якістю профілювання прокат буває звичайної (В), підвищеної (Б) та високої (А) точності. Він постачається відрізками 3–11,8 метрів мірної, кратної мірної та немірної довжини. При розрахунку ваги 1 метра швелера щільність сталі приймається рівною 7,85 г/см³ або 7850 кг/м³.
Таблиця розмірів та маси деяких типорозмірів швелера гнутого рівнополичного з вуглецевої сталі (ДСТУ 8806)
| Номінальні розміри, мм | F, см² | Маса 1 метра профіля, кг | ||
|---|---|---|---|---|
| h | b | s | ||
| 25 | 26 | 2 | 1,39 | 1,09 |
| 40 | 20 | 3 | 2,05 | 1,61 |
| 50 | 30 | 2,5 | 2,53 | 1,99 |
| 100 | 40 | 3 | 5,05 | 3,97 |
| 140 | 40 | 3 | 6,25 | 4,91 |
| 200 | 50 | 3 | 8,65 | 6,79 |
| 310 | 100 | 6 | 29,26 | 22,97 |
| 410 | 65 | 6 | 31,06 | 24,38 |
.png)
Формула розрахунку ваги швелера
Якщо немає можливості використовувати калькулятор металопрокату або таблиці стандартів, дізнатися орієнтовну вагу можна за допомогою формул зі шкільної програми.
Спочатку визначаємо площу поперечного перерізу 1 метра профілю:
F=2bt + (h-2t)х s, де:
- b — ширина полиць;
- h — висота профілю;
- t — товщина полиць;
- s — товщина стінки.
Далі розраховуємо масу швелера:
M = F х ρ, де
- ρ — середня щільність сталі 7850 кг/м³.
Для наочності розрахуємо, скільки важить швелер із паралельними гранями полиць під номером 20П:
- Площа поперечного перерізу одного метра швелера складе: F = 2 х 76 х 9 + (200 – 2 х 9) х 5,2 = 1368 + 946,4 = 2314,4 см² або 0,0023144 м².
- Маса швелера довжиною в 1 погонний метр складе: M= 0,0023144 х 7850 = 18,16 кг.
Отриманий результат трохи відрізняється від того, який вказано в таблиці ваги швелера (18,40 кг), тому що металопрокат має заокруглені кути, а ми цього в розрахунках не враховували, через що і виникає несуттєва похибка.
Фактичну масу металопрокату слід визначати шляхом фізичного зважування з використанням повіреного обладнання та методів вимірювання, обумовлених у нормативній документації на постачання такої продукції.
