Любое металлообрабатывающее производство, занимающееся изготовлением различных деталей, должно соблюдать все требуемые стандарты технологии, чтобы будущая продукция соответствовала заверенным свойствам. Швеллеры – не исключение. В ГОСТ расписаны все требования, несоответствие которым приведёт к браку и потере денег. Бракованные детали могут испортить жизнь покупателю, неожиданно дав трещину в конструкции. Каждый профиль в ассортименте имеет свою чёткую цель.

Что такое швеллер?

Итак, швеллер – металлопрокатный профиль, часто используемый в строительстве различного рода конструкций и механизмов. С помощью проката придаётся дополнительная жёсткость каркасам сооружений.

Фото: швеллер

Такой профиль широко используется в различных сферах производства:

• строительство – сооружение каркасов производственных и жилых помещений, прокладка коммуникационных систем, армирование несущих конструкций;
• тяжёлое машиностроение, где требуется дополнительная жёсткость каркаса;
• автомобилестроение;
• вагоностроение;
• судостроение.

Укрепление металлических конструкций с помощью таких деталей – гарантия безопасности всей системы в целом. Впрочем, помимо помощника, швеллер дополнительно является основным элементом каркаса и основной опорой. Металлопрокатный профиль швеллерного типа используется как отдельная единица в конструкциях, но может привариваться к системе, образуя цельное монолитное сооружение.

Общие параметры

Модели 10 и 10П идентичны, разница только в радиусе скругления полки r.

Фото: швеллер 10

Параметры деталей:

• высота основания полки h – 100 миллиметров;
• ширина полки b – 46 миллиметров;
• толщина стенки s – 4,5 миллиметра;
• толщина полки t – 7,6 миллиметра;
• радиус внутреннего скругления r – 7 миллиметров;
• радиус закругления полки с учётом уклона внутренних граней полок швеллера r – 3 миллиметра;
• радиус закругления полок без учёта уклона внутренних граней (параллельны друг другу) r – 4 миллиметра.

Информация справедлива для стальных горячекатаных швеллеров ГОСТ 8240-97.

Характерные черты и классификация металлопрокатного швеллера 10-ой модели

Итак, детали изготавливаются согласно ГОСТ 8240-97. Все модели этого государственного стандарта отличаются от любой другой продукции швеллерного типа. Все принципиальные различия описаны в первой главе нормативного документа. Также описаны внешние особенности профиля и другие характерные черты, присущие только этому типу проката.

Государственный стандарт ГОСТ 8240-97 регламентирует виды горячекатаного проката швеллерного типа и все имеющиеся типоразмеры продукции, изготавливаемой по нему. Учитываются все размеры, площадь сечения швеллера в поперечном направлении, вес одного погонного метра, длина, допустимые предельные отклонения от всех этих величин и прочие характеристики профиля, зависящие от этих параметров.

ПО ГОСТ 8240-97 к швеллеру 10-ой модели относятся все элементы, высота которых составляет 100 миллиметров. Металлопрокатный профиль 10 производится в трёх исполнениях, различающихся между собой геометрическими характеристиками и формой поперечного сечения профиля:

• У – деталь швеллерного типа с уклоном внутренних граней. Уклон должен находиться в пределах, указанных государственным стандартом – 4-10%;
• П – металлический прокат с параллельным расположением граней;
• Э – те же швеллеры с параллельными внутренними гранями, разница в количестве используемого металла. В экономичном профиле его меньше, что и делает профиль дешевле на фоне обычного П-типа.

Литеры приписываются после типоразмера профиля: 10У, 10П, 10Э.

Расшифровка обозначения:

• 10 – высота профиля (в сантиметрах);
• П – тип профиля, очень просто запомнить: П – параллельный, У – уклон, Э – экономичный;

Характеристики швеллерных деталей (все величины записываются в миллиметрах):

• h – высота всего профиля (100);
• b – ширина профиля (46);
• s – толщина стенки (4,5);
• t – толщина полки (7,6);
• r – радиус кривизны (7);
• r – радиус закругления внутренних граней (3).

Иногда требуется знать площадь поперечного сечения металлопроката, она равняется 10,9 куб. см. Длина – 4-12 метров. Есть возможность повысить длину, если того требует заказчик. Все характеристики могут контролироваться на любом участке по всей длине, но не ближе, чем на полметра от торцов. Остальные параметры, такие как отклонения погрешности от уровня точности прокатки, понятны лишь опытным инженерам, указывать их бессмысленно.

Определение массы металлопрокатного профиля швеллерного типа

Гнутый швеллер проще рассчитывать на массу, независимо от того, равносторонние у него полки или нет. Толщина полки в этом случае равна толщине стенки и одинакова по всей площади сечения в поперечном направлении.

Масса гнутого швеллера рассчитывается по формуле:

M = l×s×ρ, где

M – масса одного погонного метра детали, кг;

l – общая длина периметра поперечного сечения металлопроката, l = h+b₁+b₂, где h – высота стенки (для 10-го типоразмера этот параметр составляет 0,1 м), b₁, b₂ – ширина первой и второй полки, для неравнополочных швеллеров различны в значениях, для равнополочных они равны;

ρ – усреднённая плотность компонентов материала, 7850 кг/м³.

Требуемые параметры чаще всего зафиксированы в ГОСТ, но существуют ситуации, когда значения нестандартны и принимаются в зависимости от плана проекта, в котором и указаны желаемые размеры.

У горячекатаного швеллера толщина полки и стенки различны, по этой причине формула выглядит несколько иначе:

M = (h×s+2b×t)×ρ, где

M – масса одного погонного метра, кг;

h – высота стенки;

b – ширина полки (горячекатаный тип имеет полки одинаковой ширины);

s – толщина стенки;

t – толщина полки;

ρ – усреднённая плотность содержащихся элементов в сплаве, равная 7850 кг/м³.

Для всех горячекатаных профилей 10-го типоразмера с внутренним уклоном и без уклона размеры соответствуют значениям из ГОСТ:

h = 0,1 м; b = 0,046 м, s = 4,5×10^-3 м, t = 7,6×10^-3 м.

После всех расчётов получается масса, равная 9 кг. Это вес одного погонного метра. Конечно, величина немного разнится с табличным значением, так получается ввиду отсутствия учёта радиусов внутренних закруглений в формуле.

Технические характеристики металлопрокатного швеллера 10-й модели

Деталь своей формой образует букву «П». За счёт такого решения опора для своей малой массы выдерживает титанические нагрузки.

Фото: параметры швеллера 10П

Металлопрокатный профиль швеллерного типа имеет следующие характеристики:

• высота швеллера – 100 миллиметров;
• ширина полок – 46 миллиметров;
• толщина стенок – 4,5 миллиметра;
• толщина полок – 7,6 миллиметра;
• длина граней – 10 сантиметров (100 миллиметров).

Хоть профиль и состоит из нескольких компонентов, он остается очень прочным. На один погонный метр такой П-образной детали приходится не так уж и много массы – 8,6 кг. Это, несомненно, большой плюс, обеспечивающий такой же большой спрос на продукцию.

Особенности опоры

Производя металлопрокат по ГОСТ, весь ассортимент обеспечивается рядом технических особенностей, которые в свою очередь обладают преимуществами и недостатками. Перед выпуском продукции она проходит технический контроль и сертификацию, только после этого отправляется на продажу.

Горячекатаный тип подходит для общего пользования. Это не та деталь, которая производится для конкретных случаев в строительстве. Ввиду малой массы прокат очень просто транспортируется на место. По этой же причине с ним легко обращаться при работах на высоте.

ГОСТ 8240-97 содержит все необходимые инструкции по изготовлению и выбору профиля. Все описанные документом характеристики должны быть соблюдены каждым предприятием, занимающимся изготовлением металлопрокатного профиля. Только так получится сделать металлический швеллер, который будет соответствовать ГОСТ. Такой профиль можно отправлять в эксплуатацию и быть уверенным, что он не сломается во время работы в металлических конструкциях.

Технические требования к изготовлению металлопрокатной опоры

Помимо ГОСТ по техническим характеристикам и прочим параметрам швеллерного проката имеются другие государственные стандарты, регламентирующие условия, при которых возможно производство опоры и прочих металлических деталей. В нормативных документах прописываются марки стали, прочностные характеристики и прочие параметры, касающиеся сырья для изготовления. Для 10-й модели горячекатаных швеллерных деталей все требования одинаковы.

На металлопрокатный профиль швеллерного типа распространяется, по меньшей мере, семь государственных стандартов: по одному документу на сферу применения швеллера и его метод применения. Соответственно, стандарты имеют некоторые различия в описанных характеристиках (например, марка стали):

• ГОСТ 535-2005. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия – этим государственным стандартом регламентируется стальные детали общего и специализированного назначения;
• ГОСТ 27772-2015. Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия (введён приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 апреля 2016 г.) – распространяется на металлопрокатные детали, используемые для возведения металлических конструкций и прочих целей;
• ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной точности. Общие технические условия – стандарт регламентирует металлопрокатную продукцию, выполненную из качественных сталей с низким содержанием легирующих элементов или из низколегированных сталей обыкновенного качества;
• ГОСТ 5521-93. Прокат стальной для судостроения. ГОСТ Р 52927-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности – распространяется на металлический прокат, используемый для возведения морских судов и любых других сооружений, связанных с морским делом;
• ГОСТ 6713-91. Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения. ГОСТ Р 55374-2012. Прокат из стали конструкционной легированной для мостостроения. Общие технические условия – распространяется на металлопрокатные детали, предназначенные для строительства конструкций мостов и смежных с ним сооружений.

Производство швеллеров

Итак, изготовлением металлопрокатного профиля швеллерного занимаются множество предприятий. Правильно изготовить деталь можно только согласно ГОСТ 8240-97, поэтому требуется строго соблюдать технологию, описанную в этом государственном стандарте. Не следуя указаниям нормативного документа, получится бракованная продукция. Если её не забракуют ещё на производстве, то в будущем она может дать трещину и повредить конструкцию всего здания.

Швеллерные детали производятся из различных сплавов с добавлением компонентов. Их процентное содержание зависит от назначения прокатного профиля. Металлические сплавы различаются технологией производства и процентным содержанием компонентов. Правильный выбор компонентов гарантирует надёжность металлической конструкции, армированной швеллерами. Зачастую добавляются конструкционные углеродистые стали или стали с низким содержанием легирующих элементов. Для того, чтобы не путать стали между собой, им присваивают уникальные маркировки (Ст3пс, 09Г2С). Существует бесчисленное количество марок стали, каждая уникальная своим химическим составом. Помимо указанных сплавов и сталей используются чёрные металлы и алюминий. К примеру:

• Ст2пс. Буквы Ст обозначают, что сталь обыкновенного качества. Цифра 2 говорит о марке стали (2 – содержание углерода в сплаве 0,09-0,15%). Буквы после цифры обозначают степень раскисления материала: пс – полуспокойная сталь. Это промежуточная степень, затвердевает без кипения, образуя большое количество газа. В сплаве содержатся пузырьки кислорода, тем самым немного снижается пластичность и твёрдость, что не так критично для швеллеров;
• Ст3сп. Сталь обыкновенного качества. 3 – содержание углерода в сплаве 0,14-0,22%. Сп – спокойная сталь. Параметр говорит о том, что содержание неметаллических компонентов и шлаков минимально. Такие стали имеют однородную плотную структуру, что улучшает механические свойства сплава. Сталь хорошо сваривается и так же хорошо сопротивляется ударным нагрузкам. Отлично подходит для применения в опорных металлоконструкциях, где имеется большая нагрузка на всю систему.

Сортамент швеллерного проката по ГОСТ 8240-97 довольно велик и каждый подвид имеет собственную маркировку, чтобы можно было понять особенность профиля. Например:

• «П» – литера говорит о том, что внутренние грани швеллера параллельны друг другу;
• «У» – присутствует небольшой внутренний уклон между гранями, он стандартный и имеет величину от 4 до 10%;
• «С» – специальный швеллер, не регламентируемый ГОСТ, такой тип профиля производится по заказу клиента, который устанавливает параметры, исходя из своих целей;
• «Л» – лёгкий вариант швеллера с параллельными внутренними гранями. При выборе компонентов избираются только лёгкие материалы, к примеру, алюминий;
• «Э» – экономия. В швеллере уменьшено процентное содержание металлических элементов, за счёт этого снижается стоимость итогового профиля;
• «Т» – специализированные швеллеры для строительства тракторов.

Металлопрокатного швеллера много, но весь он изготавливается тремя способами:

• горячее качение сырья через прокатный стан;
• холодное качения проката (гнутые швеллеры);
• специальный метод.

Швеллер 10 и 10П изготавливается горячим качением. Вся необходимая информация содержится в ГОСТ 8240-97.

Особенности металлопрокатного профиля

Весь производимый горячекатаный швеллер изготавливается исключительно по ГОСТ 8240-97, в котором описана вся информация по технологии изготовления и по выбору материала. Весь металлический прокат проходит обязательный технический контроль и сертификацию.

Данный прокат пригоден для общего использования в личных целях. Его маленькая масса – хороший плюс, так как позволяет без проблем работать с ним на высоте. Имеются антикоррозионные свойства.

Швеллеры 10 стальные горячекатаные являются государственным стандартом по описанному сортаменту П-образного профиля. Вся описанная информация в нормативном документе должна соблюдаться всеми предприятиями, занимающимися изготовлением металлопрокатного профиля швеллерного типа. Соблюдение всех требований гарантирует получение требуемых от швеллера свойств, позволяющих эксплуатировать продукцию по назначению.