Швеллер и двутавровая балка – самые надежные виды сортового проката, применяющиеся для обвязки фундамента, укрепления стен, установки перекрытий в строительных конструкциях.
Двутавровая балка – это стенка с перпендикулярными полками одинаковой длины (за внешнее сходство с буквой иногда ее называют «Н-профиль»). Швеллер — это профиль в виде стенки с двумя полками, внешне напоминающий букву «П».
Швеллер или двутавр
Следует иметь в виду, что сравнение разумно только для балок и швеллеров с одинаковой высотой стенки и толщиной профиля. Нет смысла сравнивать, например, балку № 14Б1 и швеллер 24П.
В чем же отличия этих профилей, и какими преимуществами обладает каждый из них?
Прочность
Профиль двутавра равномерно распределяет нагрузку на полки, а жесткость стенки обеспечена с двух сторон. Одна балка способна заменить два швеллера, если нагрузка идет:
а) на поперечное сечение балки (ось X),
б) на торец (если балка используется как опорная колонна).
Если же нагрузка воздействует сбоку (ось Y на рисунке), швеллер выигрывает.
Для расчетных конструкций принимается во внимание не только ширина полок, но и производные характеристики: толщина стенок и полок, радиус закругления между стенками и полкой.
Для выбора подходящего профиля следует смотреть в таблицах к ГОСТ смотреть моменты сопротивления относительно осей X и Y (Wx и Wy). Именно этот параметр характеризует сопротивляемость кручению и изгибу в указанной плоскости. Чем он выше, тем прочнее изделие.
Иногда применяется сваривание двух швеллеров стенка к стенке. Получившийся самодельный двутавр будет на 10% менее прочным, чем изготовленный в заводских условиях. Также применяется способ сваривания швеллеров в виде прямоугольника, концами полок. Однако в таком случае предпочтительнее будет профильная труба.
Существуют также швеллеры с косыми полками, характеристики которых приближены к характеристикам двутавров.
Примерное сравнение близких по размерам двутавров и швеллеров.
Основные характеристики двутавровой балки
Двутавр выпускается с наклонными гранями полок в соответствии с ГОСТом 8239-89, сортамент продукции с параллельными гранями соответствует таблицам ГОСТа 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Изделия отличаются высокой жесткостью и прочностью, на величину которой, помимо размеров сечения, влияют:
- марка стали, из которой производится металлопродукция, для эксплуатации при высоких нагрузках и в сложных температурных условиях используют низколегированные стали типа 09ГС;
- длина пролета – чем больше эта величина, тем ниже несущая способность двутавровой балки;
- способ закрепления балки, направление и характер нагрузки.
Цена
Оптовые базы измеряют стоимость проката в тоннах. Отметим, что из-за меньшей удельной массы одна тонна швеллера будет включать в себя больше погонных метров.
Цена профилей для промышленного использования зависит от материала и способа изготовления. Если прокат приобретается на рынке «на глазок», то цена погонного метра простого швеллера будет однозначно меньше цены балки такого же сечения.
Таким образом, определять, какой именно профиль применяется в той или иной ситуации, следует исходя из вышеперечисленных факторов. Если от конструкции требуется многолетняя надежная служба, то лучше заказать расчеты и подбор металлопроката у специалистов.
Основные характеристики швеллера
Этот вид металлопроката производится способами горячей прокатки и гибки полосовых заготовок. В соответствии с таблицами ГОСТа 8240, высота стенки стального швеллера – 50-400 мм. Горячекатаные изделия с наклонными внутренними гранями полок имеют увеличенную площадь сечения и по прочностным характеристикам приближаются к аналогам с двутавровым профилем. Для повышения прочности и устойчивости к низким температурам прокат изготавливают из качественных углеродистых и низколегированных марок стали.
Швеллер удобен для монтажа на плоских поверхностях. Прокат используется для армирования бетонных конструкций, создания каркасных строений, при производстве легких машин и механизмов. В частном строительстве лучшим выбором является швеллер, а не двутавр, что объясняется сочетанием достаточной прочности и доступной стоимости П-образного профиля. Двутавровая балка, благодаря массивности и высоким прочностным характеристикам, в основном применяется в крупномасштабном промышленном и гражданском строительстве.
У швеллера есть аналоги?
Что можно использовать вместо швеллера? Такой вопрос часто возникает при выборе такого материала. Аналогичный со швеллером материал двутавр – стальная балка, у которой параллельные грани и торец в форме литеры «Н». Эта структура обеспечивает ему некоторые преимущества, если сравнивать с квадратным профилем закрытого типа. А именно:
- площадь поперечного сечения больше практически в 7 раз;
- жесткость лучше на 30%.
Даже внешне двутавровые балки похожи на крепкую конструкцию, благодаря Н-образному профилю. Такая форма позволяет сочетать важные для строительства характеристики: малый вес и высокую механическую прочность.
Но прочность двутавра может снижаться за счет следующих факторов:
- вариант закрепления материала;
- марка стали и способ производства;
- длина конструкции;
- конфигурация двутавровой балки.
Прочность построенных пролетов снижается прямо пропорционально их длине. Но при снижении затрат на строительство все же лучше не экспериментировать и не увеличивать эти размеры.
Общие черты различных видов фасонного профиля
Данные разновидности профиля изготавливаются из одного и того же материала. Для их производства используется конструкционная, низколегированная, углеродистая сталь. Легированную сталь для этой разновидности изделий чаще всего не применяют.
Особенность низколегированной стали — постоянство характеристик при очень высоких и очень низких температурах. Изделия из нее сохраняют свои свойства в температурном диапазоне от -70 до +450 градусов, к тому же они могут выдерживать значительные механические воздействия.
У данных видов фасонного проката есть еще несколько общих черт:
- Способ изготовления. Изделия могут изготавливаться методом сгибания, сварки и прокатки. Определить способ достаточно просто, посмотрев на сгиб: если изделие сгибали, все углы будут закругленными, а у прокатанных деталей они практически ровные.
- Дальнейшее применение. Фасонный прокат сразу направляется на конечное использование, а сортовой — проходит дополнительные операции и применяется для изготовления других деталей.
Швеллеры, двутавровые балки и уголки активно применяются при сборке несущих конструкций. Это их общее назначение: основная функция — обеспечение устойчивости конструкции, повышение несущей способности.
Где лучше применять швеллер, а где двутавр?
Для применения в металлоконструкциях швеллер более универсальный. Работать с ним удобнее, потому что его полки расположены с одной стороны. Из-за этого он легче соединяется с другими конструктивными элементами.
Но двутавр прочней и жёстче. На него проще укладывать другие составляющие элементы. При этом для несущих конструкций его следует устанавливать вертикально. При таком расположении он будет обладать наибольшей прочностью.
При выборе главным образом принятие решения зависит от предполагаемых мест их использования. У двутавра цена выше, но и жесткость больше. Его используют для перекрытий, на которые будут оказываться высокие нагрузки. К таковым относятся небоскребы, метро, мостовые сооружения, промышленные здания.
Швеллер же менее жесткий, из него лучше создавать небольшие конструкции, среди которых загородные дома, гаражи и другие легкие постройки. Также его применяют при строительстве, автомобилей, кораблей и различных транспортных средств.
Отличия в применении
Двутавр – востребованный в строительстве прокат, который используют в роли несущих балок при возведении крупных объектов:
Швеллер лучше использовать в малоэтажном строительстве. Также часто применяется при возведении хозяйственных построек. Стоит отметить, что вне зависимости от назначения оба элемента используют как в роли перекрытий, так и в качестве элементов кровли.
Сравнение двутавра и швеллера на прочность, в зависимости от прилагаемой нагрузки
Основное различие между свойствами двутавровой балки и швеллера заключается в различной реакции на нагрузки, в частности – на скручивание, что объясняется разницей в нахождении центра тяжести.
- Двутавр. Максимальный объем металла, особенно в изделиях широкополочной и колонной серий, сосредоточен в полках. Симметричные относительно стенки полки двутавра воспринимают основные вертикальные нагрузки и обеспечивают высокий момент инерции. Стенка работает в основном на сжатие. Этот симметричный профиль может подвергнуться скручиванию только в тех случаях, когда на него уложено перекрытие с неравномерной нагрузкой. Двутавр, благодаря массивности, высокой стоимости и прочностным характеристикам, используется в основном в крупномасштабном строительстве для создания перекрытий, испытывающих высокие нагрузки.
- Швеллер. Его главная особенность – несовпадение главной оси инерции со стенкой. Такая продукция хорошо работает при косом изгибе. Для создания легкой и прочной металлоконструкции швеллер сваривают в коробку с усилением шва металлическими пластинами. Создание такого металлоизделия требует больших трудозатрат. Швеллер чаще всего используется для создания каркасных конструкций, изготовления перекрытий небольших строений – дач, гаражей, хозпостроек, – а также лестниц.
И швеллер, и двутавр относятся к профильному прокату, не рассчитанному на восприятие серьезных усилий, направленных перпендикулярно стенке.
Чем отличаются визуально?
Сначала стоит разобраться, что представляет собой каждый прокат. Швеллер – изделие с 2 полками, закрепленными на стенке, имеет форму буквы П. Подобный профиль делят на:
Вне зависимости от вида регулирует производство швеллеров ГОСТ 8240, в котором также указаны нормативные характеристики существующих марок и подвидов швеллерных заготовок.
Двутавр – металлическое изделие, состоящее из двух вертикальных полок, центры которых соединяет стенка. Характеризуется повышенной прочностью на прогиб и надежностью, выпускается длиной от 4 до 12 метров и имеет сплошное сечение в форме буквы Н.
Производство подобных элементов регулируют два нормативных документа: ГОСТ 8239 и ГОСТ 26020.
Расположение точки действия суммарных сил
Швеллер и двутавр по-разному реагируют на равные боковые нагрузки. Неодинаковое восприятие объясняется расположением центра тяжести.
У швеллера точка приложения сил смещена в сторону торцов полок. Центр тяжести двутавра проходит по стенке, направлен вдоль длинной оси, располагается внутри реального контура.
Назначение обеих конструкций — для восприятия вертикально направленных сил: сжатия и растяжения. По этой причине стержни не противостоят моментам кручения большой величины.
Утверждение справедливо для традиционного применения изделий:
Чтобы результат отражал реальность, сравнивают несколько похожих профилей, работающих в равных условиях. Расчет показывает, если нагрузка направлена перпендикулярно продольной оси (сбоку балки), большей прочностью обладает швеллер. Полки расположены по одну сторону. Центр тяжести изделия находится за реальным поперечным сечением.
Чтобы металлопрокат противостоял большим поперечным нагрузкам, изделие укладывают стенкой вниз. Способ применяют для строительных элементов малым весом. Второй вариант расположения швеллера — набок. Если действуют большие усилия, желательно, чтобы торцы полок соприкасались с основанием сооружения или крепкими опорами.
Вывод. Если балка нужна для противостояния вертикальным и поперечным нагрузкам, покупают швеллер. Когда профиль работает в условиях повышенного сопротивления сжатию и растяжению, выбирают двутавра.
Для обеих конструкций в расчет закладывают коэффициент запаса (20-30%).
За и против швеллера и двутавра
Когда сравнивают прочность двух конструкций, используют метод сбора всех действующих сил. По формулам вычисляют значения и направленность напряжений. Учитывают характер, длительность, взаимное влияние моментов. Важно использование двутавра по назначения: для возведения колонн, прокладывания рельсовых путей.
На прочность двух конструкций влияют факторы:
Нормативные документы содержат требования к горячекатаным балкам. Максимальные и минимальные размеры профилей разных типов указаны в таблице.
Источник
Что же тогда выбрать?
Многие строители и застройщики задаются вопросом, что лучше для малоэтажек — швеллер или двутавр?
Более надежный и прочный является двутавр. Достигается это благодаря особенностям его конструкции в виде «Н»: полки выступают в 2 стороны, что позволяет распределять равномерно нагрузку и минимизировать изгибающие нагрузки. Это делает изделие незаменимым при укреплении сооружения. Также для этого вида металлопроката характерна прочность на сжатие и изгиб, он имеет небольшой вес. Все это делает его популярным и востребованным.
Двутавры поддаются деформации и могут вполне использоваться для возведения мостов, укрепления тоннелей. Восприимчивость к сварке делает монтаж быстрым и не затратным. Соединять детали можно и болтами. Транспортировка изделий тоже не вызывает сложностей — длина двутавра от 4-х метров.
Швеллер обладает меньшей жесткостью, но он не лишен преимуществ. Изделие способно противостоять боковым нагрузкам лучше, чем двутавр. Кроме того, он является универсальным профилем. Используют его на производствах, при сборке, возведении металлоконструкций, тогда как двутавар — для укрепления конструкции.
Из этого профиля без сварки можно создавать любую конструкцию. Изделие имеет небольшой вес, это не позволяет использовать его для громоздких строений.
Минус швеллера — непереносимость сварки. Материал слишком прочный, хотя есть технологии, которые все же позволяют сделать шов ровный, но это довольно затратно.
Швеллер
Битва титанов: Швеллер или Двутавр, что лучше? Полный FAQ
Здравствуйте, коллеги! Двутавровые балки и швеллера – металлические профиля, применяющиеся в строительстве и различных видах тяжелой промышленности. Оба вида изделий изготавливаются из прочной стали и предназначаются для укрепления сооружения.
В строительстве их применяют для армирования бетонных конструкций, укрепления стен. Сфера, в которой наиболее часто бывают востребованы как двутавр так и швеллер – перекрытия зданий.
Кстати, заказывая строительство склада из металлоконструкций, офисного здания, торгового павильона или центра, в том числе и «под ключ» у нас в ООО «РАМКОН», вы получаете оптимальную смету, отменное качество, возможность оригинального проектирования! Подробнее: https://ramcon.ru/stroitelstvo-iz-metallokonstruktsij.html >>>
