Двутавр и швеллер отличия

Двутавр и швеллер – сходства и различия металлопроката

Прокатные изделия в виде двутавра и швеллера находят применение в самых разных областях человеческой деятельности – от обустройства рекламных щитов до формирования многосложных конструкций в машиностроении. Надежность таких элементов обусловлена целым рядом факторов, в числе которых отмечают форму сечения Н- и П-образных профилей. Именно благодаря этой особенности профильный металлопрокат может выдерживать серьезные горизонтальные и вертикальные нагрузки, обеспечивая долговечность созданных конструкций. Каковы особенности каждого из изделий?

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.

Швеллеры, какие они?

Момент инерции П-образного швеллерного профиля выше, чем показатель балки с Н-образным срезом – это хорошо, если металлопрокат будет подвергаться косому изгибу. Кроме того, секториальная жесткость швеллера в 1,5-2 раза превышает значение, свойственное двутавру (при одинаковой ширине полок и высоте стенки таких металлоизделий). Получается, что из пары П-образных элементов можно выполнить конструкцию с квадратным сечением – таковая будет гораздо более устойчива к механическим воздействиям, чем двутавровая балка схожего размерного ряда. Правда, изготовление подобного сварного короба – процесс трудоемкий.

Швеллерный прокат производят посредством горячей или холодной гибки. В качестве материала основы могут выступать стальные сплавы (для термообработки) и составы с добавлением цветных металлов, скажем, алюминия (годятся для холодногнутых профилей). Такой металлопрокат нередко используют при формировании конструкций с множественными стыками и обустройстве каркасов крыш.

Сегодня существуют швеллеры, маркируемые как:

• «П» — металлопрокат обладает параллельными гранями, расположенными перпендикулярно основанию;
• «У» — продукция имеет грани с уклоном 4-10% (стенки у основания утолщены);
• «Л» — легкие балки, нагружаемые в строгом соответствии с определенными нормами;
• «Э» — недорогой тонкостенный швеллер.

Помимо этого, грани профильного металлопроката могут иметь равную (т. н. равнополочные изделия) и неравную (соответственно, их называют неравнополочными) ширину.

Главным преимуществом материала перед двутавровой балкой является экономическая выгода приобретателя: при схожих геометрических размерах и механических параметрах швеллер более дешев. Чаще всего П-образный металлопрокат используют при сооружении легких конструкций в сфере индивидуального строительства.

Итак, швеллер или двутавр?

Главное отличие рассматриваемых видов металлопроката друг от друга состоит в разной реакции на прилагаемые нагрузки, в том числе на скручивание – это обусловлено тем, что центр тяжести в двутавровой балке и в швеллере находится в разных местах. Нужно отметить, что оба вида прокатных изделий не рассчитаны на противодействие усилиям, направленных к стенке под прямым углом. Балки оказываются более надежными при вертикальных нагрузках, а схожие по размерам швеллеры – при боковых (перпендикулярно вертикали). Что касается гнутых П-образный изделий, то они изначально более слабы, чем горячекатаные аналоги или двутавровые балки.

В среде профессионалов принято сравнивать такой металлопрокат по размерам стенки и полок профильного изделия. Кроме того, нужно брать во внимание нормируемые ГОСТами: радиус закругления, моменты сопротивления Wx и Wy (значение последнего показателя всегда меньше значения первого). Кстати, чем больше последние величины, тем прочнее оказывается прокат. Получить бесплатную консультацию по металлопрокуату Вы сможете на сайте baltiya-tk.ru.

Общая оценка статьи: Опубликовано: 2018.11.21

Сравнение двутавра и швеллера – какой профиль прочнее и что лучше

Швеллер или двутавр – этот вопрос озадачивает не только людей, решивших самостоятельно возвести дом либо гараж, но порой и профессионалов своего дела. Что будет рациональнее использовать? Чтобы определиться, профессионалы делают расчеты и анализ конструкции и материалов, из которых она будет изготовлена. Людям, не разбирающимся в данных вопросах, следует обратиться к специалистам, которые сделают нужный объем проектных работ и предоставят несколько вариантов с использованием швеллера и/или двутавра разных типоразмеров – тогда будет ясно, что лучше.

1 Какой профиль прочнее?

Конечно, двутавр. Он жестче и прочнее швеллера. Это обеспечивается за счет того, что у двутавра полки выступают с обоих сторон стенки и на одинаковое расстояние от нее. Благодаря чему нагрузка, воспринимаемая полками, воздействует на профиль в основном вертикально и его стенка работает практически только на противодействие сжатию. Силы, стремящиеся скрутить двутавр, малы или отсутствуют. В швеллере такие усилия, как правило, возникают, и значительной величины, так как полки выступают в роли односторонних рычагов. Многое, конечно, зависит от того, как ляжет и распределится по ним нагрузка. В то же время у двутавра полки обеспечивают жесткость стенки не с одной ее стороны, как у швеллера, а с двух.

Сравнивать, разумеется, следует изделия с одинаковыми типоразмерами (номерами профиля). То есть, чтобы у сравниваемых швеллера и двутавра была одна и та же высота стенки. Кроме того, у них должны быть одинаковые или хотя бы сопоставимые толщина полок и стенки. Это же условие распространяется и на ширину полок. И тогда сравниваемый со швеллером двутавр окажется прочнее его. Но это только если эти изделия используются в качестве несущей балки, установленной, как и положено, вертикально – поверхностью нижней полки на опоры (несущие стены сооружения).

Если на сравниваемые профили одного типоразмера и с одинаковыми либо сопоставимыми толщиной стенки и размерами полок нагрузка (усилие) воздействует сбоку (перпендикулярно их вертикальной оси в плоскости поперечного сечения), то прочнее швеллер. Например, когда изделия уложены набок (торцами полок на опорную поверхность или швеллер еще можно положить на его стенку) и выступают в роли поддерживающего элемента для конструкции с небольшим весом. Дело в том, что и швеллер, и двутавр не рассчитаны на большие нагрузки, направленные перпендикулярно плоскости их стенки.

Преимущество швеллера в более высоком сопротивлении боковым нагрузкам обусловлено следующим. Его полки расположены по одну сторону стенки. У двутавра они выступают с обоих его боков, причем на одинаковое расстояние. За счет этого у швеллера центр тяжести находится вне его поперечного сечения. Он смещен относительно стенки в сторону торцов полок. А у двутавра центр тяжести находится точно в центре его поперечного сечения (стенки).

Именно из-за такой разницы в расположении центра тяжести сопротивляемость нагрузкам у этих изделий отличается. Когда речь идет о боковых воздействиях, то прочнее швеллер. Чтобы сравнить какие-либо двутавр и швеллер, в каждом отдельном случае надо принимать во внимание не только типоразмер (высоту стенки), но и основные размерные характеристики поперечного сечения профиля, указанные в таблицах ГОСТов на сортамент этих изделий. Как отмечалось выше, в первую очередь – это толщины стенки и полок изделий. Не меньшее значение имеет и ширина полок. Также на прочность оказывает влияние радиус закругления между стенкой и полками.

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.

3 Сравнение некоторых типоразмеров швеллеров и двутавров

На примере нескольких типоразмеров швеллера и двутавра сравним прочность этих изделий. Заодно выясним как она зависит от основных размеров поперечного сечения, о которых шла речь выше.

Сравнение швеллеров и двутавров с одинаковыми типоразмерами придется делать между изделиями с наиболее близкими по значению размерами поперечного сечения, так как часть этих параметров всегда отличается. Эти профили выпускают в таком ассортименте, чтобы они друг друга дополняли, а не замещали.

По приведенной ниже таблице можно сопоставить характеристики (включая моменты сопротивлений) профилей указанных типоразмеров соответствующих ГОСТов.

Что лучше, швеллер или двутавр? Какой прокат прочнее?

Двутавр и швеллер можно считать одними из самых популярных разновидностей металлопроката. Они используются в различных направлениях промышленности, например, в машиностроении, однако основной причиной из приобретения чаще всего служит необходимость получить прочный строительный материал. Какая же из этих двух разновидностей обладает большей прочностью и приоритетнее к приобретению? Попробуем разобраться.

Швеллер: особенности производства и характеристики

Швеллер имеет П-образную форму сечения и, как и большинство других разновидностей проката, производится двумя методами – горячей прокаткой и холодной гибкой. В качестве сырья используются различные марки сталей, в том числе низколегированные и качественные углеродистые. Само же производство регламентируется ГОСТ 8240-97.

Швеллер выпускается в нескольких типоразмерах, отличающихся:

• высотой (шириной основания) – может быть от 50 до 400 мм,
• шириной полки (боковой грани) – от 32 до 115 мм в зависимости от разновидности,
• формой внутренней поверхности полок – поверхность может быть параллельна наружной либо располагаться под небольшим уклоном – в этом случае толщина полки вблизи основания существенно больше, чем с краю.

В связи с разницей в размерах и геометрии не весь сортамент швеллера обладает одинаковыми показателями прочности. Выше всего они у горячекатаного проката с полками с уклоном внутренних граней, так как площадь контакта с основанием в этом случае больше.

В целом, благодаря форме поперечного сечения, швеллер обладает хорошим сопротивлением как к поперечным нагрузкам (ударным или боковым), так и к продольным (осевому скручиванию, разрыву и сжатию).

Двутавр: отличительные черты

Двутавр отличается от швеллера, прежде всего поперечным сечением – оно похоже на букву «Н». Основными параметрами проката являются:

• высота – от 100 до 1013 мм,
• ширина полок – от 55 до 400 мм.

Что касается технологии производства, то метод холодного качения уступает место сварке, то есть, двутавры бывают горячекатаными и сварными. В первом случае это цельные изделия, чья геометрия полностью соответствует установленным стандартам, во втором – изделия, создаваемые из стальной полосы под конкретные нужды. Размеры их полок и основания могут отличаться от стандартных.

Как и в случае со швеллером, внутренние грани полок могут быть наклонными и параллельными. Точные требования к геометрии и размерам соответственно указаны в ГОСТ 8239-89 и ГОСТ Р 57837-2017 (принят на замену ГОСТ 26020-83, применение которого было прекращено 30 ноября 2018 года).

Наиболее прочными из всех вариантов являются горячекатаные двутавры с наклонными гранями полок, однако даже они не обеспечивают высокой устойчивости к продольному скручиванию.

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.

Двутавровая балка — существующий выбор

Двутавр (балка двутавровая) — разновидность сортового металлопроката, отличающаяся высокой несущей способностью. Имеет узнаваемое Н-образное сечение, которое и предопределяет технические характеристики изделия. Один из самых востребованных материалов в различных промышленных сферах.

Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте с актуальными ценами на новую двутавровую балку и двутавр б/у.

Назначение и сфера применения

Двутавровые балки используются в качестве несущих элементов при возведении металлоконструкций и в крупнопанельном строительстве. Применение проката данного типа позволяет упростить проектные решения без потери несущей способности сооружений. Чаще всего двутавры используются для решения следующих технических задач:

Строительство промышленного и гражданского направления (основная часть используется при сооружении перекрытий и армировании проемов).

Металлоконструкции колонного типа.

Возведение мостовых конструкций.

Армирование шахтных стволов и устройство сопряжений горных выработок.

Допускается применение балок этого типа при сооружении любых конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по несущей способности. Рекомендовано размещение двутавра в теле бетонной конструкции, при открытом монтаже требуется обязательная антикоррозийная обработка.

Преимущества изделия

Специфическая форма сечения обеспечила отличную несущую способность этого конструктивного элемента. По сравнению со стандартными прямоугольными профилями двутавр обладает повышенной в 7 раз прочностью и более чем в 30 раз жесткостью. По своим конструктивным особенностям двутавр близок швеллеру, но последний в основном используется при возведении более легких конструкций, он не сможет эффективно работать при значительной нагрузке.

Массовость применения двутавровых балок определена следующими преимуществами.

• Высокая устойчивость к деформациям на изгиб и кручение.
• Повышенная несущая способность.
• Уменьшенный вес по сравнению с другими типами металлопроката с аналогичными техническими характеристиками.

Особенности производства

На практике применяют две основных методики изготовления двутавровых балок.

1. Технология горячего проката, позволяющая обеспечить выпуск изделий в промышленных масштабах.
2. Изготовление двутавров с применением сварочных технологических линий. Сварные балки отличаются более точной геометрией, но уступают горячекатаным по некоторым техническим параметрам.

Производство данного вида несущих конструктивных элементов осуществляется с применением высокоуглеродистых низколегированных сталей, что предопределяет обязательную антикоррозийную обработку при открытом монтаже.

В соответствии с ГОСТ 27772-88, регламентирующим производство горячекатаного фасонного проката, для изготовления двутавров должна применяться сталь следующих марок: С 235, 245, 255, 275, 285, 345, 345К, 375.

Существующие классы и соответствующие ГОСТы

Все выпускаемые методом проката разновидности двутавров можно разделить на три основных класса, требования к которым определяются действующими стандартами.

1. Горячекатаные стальные с углом наклона полок 6-12 0 в соответствии с ГОСТ 8239-89.
   
2. Стальные специальные с углом внутренних граней 12 или 16 градусов по ГОСТ 19425-74. Двутавр с гранью в 16 градусов отличается повышенной несущей способностью и прочностью. Элементы из таких балок используют в особо сложных условиях эксплуатации, например, при армировании шахтных стволов.
   
3. Горячекатаные стальные с параллельным направлением полок на основании ГОСТ 26020-83.
   

Сварные изделия выпускаются на основании технических условий производителя ТУ У 01412851.001-95. Отдельные производители используют свои собственные ТУ для производства того или иного типа двутавров.

По особенностям сечения выделяют следующие категории продукции:

• Балки с нормальной шириной полок (Б).
• Двутавры с увеличенной шириной полок (Ш).
• Колонные двутавровые балки (К).
• Монорельсовые двутавры (М).
• Балки специальной серии для особо сложных условий (С).

Производители осуществляют отгрузку партий с кратной, кратной мерной, немерной длиной двутавров. Стандартные размеры предполагают изготовление изделий длиной от 4 до 13 метров, производство балок, выходящих за пределы указанных параметров, может быть организовано по согласованию непосредственно с производителем.

Особенности расчета потребности

При определении количества необходимого для различных конструкций материала, выбора способа транспортировки необходимо знать соотношение размеров и массы двутавровых балок. Необходимость перевода одной величины в другую возникает так же при разработке проектной документации.

Решить данную проблему можно при помощи онлайн калькуляторов, а в случае их отсутствия рекомендуется воспользоваться специальными таблицами, приведенными в нормативных документах.

Так для горячекатаных стальных двутавров соотношение приведено в следующей таблице.

А для определения общей площади поверхности двутавров того же ГОСТа, рекомендуем воспользоваться следующей таблицей.

Такие справочные данные существенно упростят расчет и разработку проектной документации.

Что лучше двутавр или швеллер

Что такое швеллер?

Швеллера – это балка (в частности стальная) с длиной 6 или 12 метров и разрезом по форме буквы П. В зависимости от способа изготовления он бывает:

Где катаный изготавливается в типоразмерах от 50 до 400 мм (с обозначением 5 – 40) согласно стандарту ГОСТ 8240-89 методом горячей прокатки. Делится на П или У, где:

• П – параллельные полки;
• У – полки расположены с уклоном.

Гнутый поддается холодному деформированию и имеет нестандартные типоразмеры, прописанные в самом названии. Например 100x40x3 L6, где:

• 100 – высота стенки;
• 40 – ширина полки;
• 3 – толщина металла;
• L6 – длина балки.

Какие бывают аналоги швеллера?

Чем можно заменить швеллер? Основным его аналогом считается двутавр – стальная балка с параллельными гранями разреза по форме буквы Н. Такая структура дает ряд преимуществ в сравнении с закрытым квадратным профилем:

• Площадь сечения в 7 раз в больше;
• Показатели жесткости улучшены на 30%.

У металлобазы КТ-Сталь Вы найдете стандартный или усиленный горячекатаный двутавр, изготовленный по ГОСТу 8239-89, а также с обозначением IPE, где стенки расположены параллельно согласно европейскому стандарту Euronorm – 19-57.

Что лучше швеллер или двутавр?

Прежде чем заменить швеллер аналогом, давайте рассмотрим основные их отличия в зависимости от:

• Цены;
• Формы разреза;
• Показателей прочности;
• Вес изделия.

Естественно для сравнения необходимо брать балки с одинаковыми или схожими типоразмерами. Например, стоимость двутавра 10 на февраль 2019 года составляет 26270.00 грн за тонну весом 9,46 кг/м.п., а швеллера 10 – 21710.00 грн за тонну с меньшим весом равным 8,68 кг/м.п. Следовательно, в случаях, когда вес и цена конструкции имеет значение, то лучше остановить свой выбор на швеллере.

Что прочнее двутавр или швеллер? Что касается ситуаций, когда на первом месте показатель прочности, то двутавр считается жестче и крепче на изгиб. Все за счет удобной формы разреза – равностороннее размещение полок на одинаковом расстоянии от центра. В таком случае его стенки будут сопротивляться только сжатию. А силы, работающие на скручивание балки практически отсутствуют. Это касается случаев вертикального положения балки. Таким образом, двутавр становится отличным решением для несущей конструкции, где нижнюю полку кладут на опору.

Что прочнее на изгиб швеллер или двутавр в случае, когда нагрузка поступает сбоку, перпендикулярно оси плоскости изделия? В данном варианте по прочности на изгиб швеллер лидирует. Все из-за того, что грани в двух изделиях не рассчитаны на большие нагрузки, направленные на них перпендикулярно. Но в таком положении выигрывает тот, у кого более выгодное положение центра тяжести. У швеллера полки будут только с одной стороны, а у двутавра они расположены равномерно, таким образом уменьшая выносливость на изгиб. Ниже представлено, как будет действовать нагрузка:

Чем отличается швеллер от двутавра?

Когда Вы задаетесь вопросом – что лучше швеллер или двутавр? – первое на что стоит обратить внимание – это цель применения. После чего рассчитать нагрузки, влияющие на вашу конструкцию. Конечно же это трудоемкий и очень ответственный процесс. И если Вы ранее не занимались просчетами, то рекомендуем обратиться к профессионалам, способным правильно рассчитать количество материала. Таким образом, Вы застрахуете себя от возможных преждевременных разрушений конструкции.

Так чем отличается швеллер от двутавра? Все зависит от их использования. Например, двутавр благодаря своим высоким показателям жесткости и более высокой цене, используется больше для масштабного производства, где возводятся перекрытия с высокими нагрузками. Это могут быть небоскребы, промышленные здания, конструкции мостов, метро, электростанции.

Швеллер отлично подходят для конструкций с косым изгибом. Он менее жесткий, в сравнении с аналогом, и больше подходит для создания небольших металлических конструкций. Например, таких, как загородный домик, гараж, конструкции транспортных средств и другие.

Что прочнее двутавр или швеллер

Чтобы сравнить что крепче двутавр или швеллер в каждой конкретной ситуации необходимо понимать, что необходимо учитывать типоразмеры, указанные в стандарте ГОСТ, соответствующего изделия. К ним относятся:

• Высота стенки;
• Толщина стенки;
• Ширина полок;
• Радиус закругления между стенками и полками.

Для примера, давайте сравним чем двутавр отличается от швеллера. Поэтому сопоставим оба материала с обозначением 10. Ниже в таблице представлены исходные данные для расчета из ГОСТа 8240, ГОСТа 8239, Euronorm – 19-57 в зависимости от таких товаров, как Швеллер 10П, Швеллер 10У, Двутавр 10, Двутавр 100 IPE.