Швеллер и двутавр отличия

Балка перекрытия: двутавр или швеллер. Что выбрать? на сайте Недвио

• Недвижимость
• Строительство
• Ремонт
• Участок и Сад
• О загородной жизни
• Вопросы-Ответы
  • Интерактивная кадастровая карта
  • О проекте Недвио
  • Реклама на Nedvio.com

Вопрос от читателя нашего портала: Балка перекрытия: двутавр или швеллер. Что выбрать?

Ответ: При строительстве дома крайне желательно знать, что отличает двутавр от швеллера. На первый взгляд эти две стальные балки выглядят практически одинаково, но есть некоторые существенные различия. Если вы работаете с конструкционной сталью и не знаете выбрать двутавр или купить швеллер, вы должны понимать эту разницу, ведь эти стальные балки, по сути, напрямую влияют на прочность конструкции дома.

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.

Какой профиль прочнее?

Более жестким и прочным является двутавр. Преимущество достигается за счет того, что полки параллельны и равноудалены от центра, чем обеспечивают двустороннюю жесткость стенки. Приходящаяся на полки нагрузка действует на двутавровую балку по вертикали, и стенка противодействует только сжатию, поэтому воздействующая на профиль сила скручивания мала либо отсутствует. Для сравнения, в швеллерах похожие усилия, как правило, возникают в значительной величине, т. к. полки срабатывают, как односторонние рычаги.

Добавлено: 5.08.2021 12:12:44

Сравнение

Основная особенность швеллера – несовпадение центральной оси со стенкой, что обеспечивает хорошую устойчивость косому изгибу при небольшом весе и затрате материала для производства проката. Однако в большинстве случаев устойчивости все же недостаточно, поэтому одиночные изделия свариваются гранями для получения полой квадратной коробки. Все это увеличивает трудозатраты и количество материала при использовании.

Полки двутавра эффективно принимают вертикальные нагрузки, а центральная вертикальная стенка обеспечивает высокий коэффициент инерции. Продольное скручивание, являющееся «слабым местом» изделия, проявляется лишь в том случае, когда на верхнюю полку двутавра воздействует неравномерная нагрузка (например, перекрытие, одна из сторон которого существенно тяжелее другой).

Фактически, двутавр существенно прочнее и надежнее швеллера и может использоваться в ответственных частях конструкций, но это не означает, что последний оказывается ненужным и невостребованным.

В то время как горячекатаные двутавровые балки используются в крупномасштабном промышленном и жилом строительстве, выступая в качестве надежных поперечных перекладин пролетов или колонн, швеллер из-за меньшей стоимости и относительно небольшого веса также пользуется популярностью. Он является одним из основных стройматериалов при возведении различных построек хозяйственного назначения, гаражей или даже частных домов и дач.

В связи с этим, сам заглавный вопрос, который задают себе многие непрофессиональные строители, можно считать не совсем корректным, так как прочность обоих видов проката в первую очередь зависит от варианта использования и даже конкретного положения при монтаже.

Отличительные особенности швеллера и двутавра

Рассмотрим подробнее, чем же различаются эти два вида проката.

• Двутавровая балка — стенка с полками одной ширины, равноудаленными от центра.
• Швеллер — профиль с полками, прикрепленными к одной стороне.

Для большей наглядности основные различия металлопроката представлены в таблице.

Выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 8239-89, ГОСТ Р 57837-2017 (взамен ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93)

Выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8278-83

Основание 100-600 мм

Основание 50-400 мм

Применяется в основном в качестве несущих балок, а также в качестве опор

Универсальные изделия. Используются как в качестве несущих балок, так и для изготовления деталей различной техники

Производится горячекатаным или сварным методом.

Производится методом горячей или холодной прокатки.

Нагрузка равномерно распределяется на полки, жесткость стенки обеспечивается с двух сторон, если нагрузка воздействует на поперечное сечение или на торец

При воздействии нагрузки сбоку лучше использовать П-профиль

Более высокое сопротивление на изгиб

Сопротивление изгибу ниже, чем у балки

Вес двутавра выше, чем швеллера, с тем же размером стенки, изготовленного из той же марки стали

Относительно низкий вес способен снижать общую массу конструкции

Швеллер и двутавр: в чем отличия?

Двутавр представляет собой балку с полками, расположенными перпендикулярно и имеющим одинаковую ширину.

Швеллер – стенка, внешне напоминающая букву «П». К ней прикреплены полки одной стороной.

Помимо внешнего вида, изделия различаются по техническим характеристикам:

1. Прочность. Швеллеры имеют меньшую степень выносливости, чем двутавры. Двутавровые балки прочнее, благодаря наличию полок с двух сторон. По прочности один двутавр может заменить два швеллера.
2. Материал. Двутавры производятся из металлов повышенной прочности, швеллеры могут изготавливаться из дерева или алюминия.
3. Масса. Если сравнивать изделия из одного и того же материала, то двутавр будет иметь больший вес, чем швеллер.
4. Способ производства. Двутавровые балки изготавливают в несколько этапов: начиная заготовкой деталей и заканчивая их сваркой. Обычно применяют горячекатаный способ. Швеллеры изготавливают гнутым и горячекатаным методом. В первом случае края изделия загибаются под необходимым углом. Во втором – заготовку нагревают до нужной температуры и придают ей требуемую форму.
5. Различия в требованиях ГОСТ.
6. Сопротивление изгибу — лучше у двутавра, чем у швеллера.

Конструктивные особенности

Швеллеры 2 вида:

• П-образного сечения прокат горячекатаный;
• П-образного сечения прокат гнутый.

Конструктивное исполнение швеллера с 2 полками в 1 сторону располагает главную ось инерции к стенке со смещением усилий, накладываемых к изделию. Оно работает на косой изгиб. Лёгким и прочным каркас из швеллера получится, когда швеллер модернизировать. Сделать из него коробчатые стойки. Электрической дуговой сваркой с прерывистым швом соединить швеллеры полками внутрь конструкции. Усиление шва через 1,2-1,5 м упрочняет сборное изделие.

Балке из двутавра не требуется дополнительное усиление. Она выдерживает нагрузки.

Двутавровые балки

Для двутаврового металлопроката характерно сечение в виде литеры «Н». Благодаря этому материал обретает высокую механическую прочность при сравнительно малом весе. Жесткость делает балки стойкими к скручиванию и прогибанию, нивелируя риски, связанные с появлением в сформированной конструкции трещин и сдвигов. Двутавры находят применение при обустройстве перекрытий, опорных колонн, шахтных проходов и не только. Изготавливают их посредством сваривания либо горячей прокатки.

Полки Н-образного металлопроката могут быть расположены параллельно либо иметь уклон. На рынке двутавр представлен во множестве разновидностей, имеющих разные маркировки:

• «Б» — это балки со стандартной шириной полок;
• «Ш» — широкополочный прокат;
• «К» — изделия для обустройства колонн (ширина основания и полок одинакова).

Кроме того, на прочность двутавра влияют:

• толщина граней и основания;
• способ изготовления металлопроката;
• положение полок (под уклоном или параллельно);
• марка использованной стали (обычно применяют низколегированные либо углеродистые сплавы).

Несмотря на массу достоинств двутавровой балки, в сравнении со швеллером этот продукт является более дорогостоящим. А потому такой металлопрокат принято использовать в масштабных объектах промышленного и гражданского строительства.

2 Как быстро сравнить швеллер и двутавр

Чтобы быстро выяснить, что прочнее, надо в таблицах с размерами ГОСТов сортамента сравниваемых швеллера и двутавра найти величины их моментов сопротивления относительно осей X и Y (W_x и W_y). Изделие, у которого значения этих характеристик выше, и будет прочнее.

Момент сопротивления – геометрический параметр поперечного сечения какого-либо изделия, который характеризует сопротивляемость в рассматриваемом разрезе (сечении) кручению или изгибу относительно выбранной оси. Его используют для последующего расчета сопротивления материалов и в формулах строительной и конструкционной механики.

Для швеллера и двутавра согласно их ГОСТам ось X проходит в плоскости поперечного сечения через середину стенки, перпендикулярно ей и параллельно полкам. Момент сопротивления перпендикулярен оси, относительно которой рассчитывается. Соответственно, W_x двутавра и швеллера определяет их сопротивляемость нагрузкам и усилиям, направленным перпендикулярно полкам и вдоль стенки. То есть, когда эти изделия выполняют роль несущих элементов конструкции и установлены в своем основном положении – на нижнюю полку.

Ось Y проходит в плоскости поперечного сечения через центр тяжести и перпендикулярно полкам, пересекая при этом осевую линию X и образуя с ней прямой угол. Собственно, в точке пересечения Y с X и находится центр тяжести. Таким образом, у двутавра осевая линия Y располагается точно на вертикальной оси стенки, а у швеллера – параллельна последней и вынесена за ее пределы между полками, так как это изделие имеет смещенный центр тяжести. Смещение обусловлено тем, что у швеллера полки выступают только с одной стороны относительно стенки.

Соответственно, момент сопротивления относительно оси Y (W_y) характеризует сопротивляемость этих изделий усилиям, направленным перпендикулярно стенке и вдоль полок. Для двутавра, когда он опирается на кромки полок с одной своей стороны, а нагрузка давит на противоположные и/или на поверхность стенки. У швеллера может быть два положения. Когда он опирается на поверхность стенки либо, как и двутавр – на кромки полок. Его W_y в обоих случаях одинаковый и противостоит усилиям, направленным со стороны, противоположной опорной поверхности.

Как отмечалось выше, и у двутавра, и у швеллера W_x всегда больше W_y.

Это обусловлено тем, что эти изделия конструктивно рассчитаны на более высокое сопротивление нагрузкам, направленным под прямым углом к полкам и вдоль стенки, то есть перпендикулярно оси X. Поэтому, когда двутавр или швеллер используются в качестве несущих элементов конструкции, они должны монтироваться таким образом, чтобы их стенка располагалась вертикально, а нагрузка воспринималась поверхностью полок.

Плотность прилегания выше у швеллера, поэтому он лучше подходит для использования в качестве дополнительных ребер жесткости и усиления конструкций. Его проще использовать для усиления уже установленных конструкций, которым требуется усиление.

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.

Сравнение швеллера и двутавра

Сфера применения обоих видов фасонного проката довольно широкая. Но наиболее часто и тот и другой используются в перекрытии сооружений. Чтобы разобраться, что лучше: купить двутавр или швеллер, проведем их сравнительный анализ.

Все формы стального профиля разного сечения изготавливаются из качественного металла. Имеющиеся особенности в геометрических параметрах, способах производства влияют на технические характеристики. Для сравнения между собой двух видов металлоизделий берется во внимание:

• способ производства;
• вес;
• материал изготовления;
• геометрические размеры;
• сопротивление изгибу.

От того, что характеристики и области применение обоих профилей очень схожи, на пользовательском уровне появилось «комбинированное» название – двутавровый швеллер. В действительности и тому, и другому профилю присущи свои особенности, которые учитываются при выборе.

Способ производства

Изготавливается фасонный прокат по-разному. Двутавры размером 60 мм и более – это в основном сварные изделия. Балки меньших размеров, как правило, горячекатаные. Они более износостойкие и прочные, а двутавр сварной в процессе изготовления проходит несколько стадий: производство заготовок, сборка и сварка.

Гнутые П-образные конструкции получают холодным способом путем изгиба краев заготовок под нужным углом. При таком подходе можно получить минимальную толщину стенок, что сказывается на уменьшении веса и цены изделия. Катаный швеллер выпускаются на сортовых станах методом горячей прокатки. Здесь нагретому до высокой температуры полуфабрикату, придаются нужные геометрические параметры во время прокатки в клетях с валками.

Из чего изготавливают швеллер и двутавр?

Швеллер и двутавр – это готовые продукты из металлов с минимальным процентом вредных добавок, а также из сплавов с увеличенным пределом прочности, которым не нужна последующая доработка. Стальной прокат считается самым надежным, износостойким. В таблице сведены самые востребованные марки стали для П-профиля и балок.