Гост 8240-97. швеллеры стальные горячекатаные. сортамент (с изменением n 1)

Общие понятия и виды

Швеллер – это металлический профиль П-образного типа. Сортаменты полностью унифицированы. Их размеры и механические свойства описаны государственными стандартами ГОСТ 8540-92 и ГОСТ 8278-83. Заготовками служат различные бруски, прутки и листовой металл.

Швеллер обладает достаточно выгодной с точки зрения сопротивления материалом формой сечения. По способности выдерживать изгибающую нагрузку он сравним с цельным бруском, но при этом швеллер обладает значительно меньшей массой. Коэффициент использования материала в этом случае увеличивается в 5-8 раз. Это и является главной причиной такого активного спроса на профиль в строительной промышленности.

Виды швеллеров, по аналогии с сортаментами уголков, подразделяют по следующим принципам:

• Способ изготовления: катанный и гнутый.
• Тип используемого металла: сталь, алюминиевый и магниевый сплавы.

Остановимся теперь на каждом пункте более подробно.

Гнутые швеллеры

Сортамент типоразмеров гнутого швеллера описывается в государственном стандарте ГОСТ 8278-83. Его технология изготовления заключается в придании заготовке, представляющей собой металлический лист, форму П-образного профиля. Осуществляется это с помощью специальных промышленных прессов и штампов.

Данный процесс отличается своей универсальностью, т.е. возможностью быстрой переналадки оборудования на другой сортамент швеллера. Как правило, это не занимает относительно большого количества времени. При этом само по себе прессовое оборудование не требует наличия больших площадей. Также немаловажный факт – стоимость такого оборудования, которая значительно ниже по сравнению с прокатным.

Особенности:

• Полки и стенка по длине примерно соизмеримы между собой. В противном случае велика вероятность образования трещин на сгибе листа при сгибании его прессом.
• Отличаются высокой чистотой поверхности. Причина этому кроется в отсутствии нагрева заготовки и то, что гибка осуществляется давлением на две точки листа.
• Длина швеллера ограничена размерами формовочной матрицы штампа.
• Толщина не превышает 4-5 мм. При больших размерах заготовочного листа нарушается плавность процесса, что служит причиной появления микротрещин на поверхности.

Катаные швеллеры

Главным преимуществом получения профиля методом прокатки является его непрерывность. Это в значительной степени повышает производительность процесса изготовления профиля. Количество метров в минуты готового швеллера увеличивается в 8-10 раз по сравнению с гибкой. Обратная сторона медали данной технологии — затруднительная переналадка на другой вид профиля и более высокая стоимость оборудования.

Технология прокатки позволяет применять более массивные заготовки, что дает возможность получать п-образные изделия с большой толщиной стенки. К тому же предварительный нагрев металлического бруска способствует измельчению зерна, которое благоприятно влияет на механические свойства швеллера. Хотя с другой стороны это служит причиной снижения качества поверхности и ухудшения внешнего вида.

Размеры регулируются ГОСТ 8240-92. Согласно ему они подразделяются на следующие категории:

• С наклонными гранями полок. Угол наклона составляет 8-12 градусов. Обозначается в технической литературе буквой «У».
• С параллельными гранями полок. Данный сортамент по размерам схож со швеллером с наклонёнными полками, но уступает ему в своих прочностных характеристиках. Происходит это по причине менее гладких переходов между стенкой и полками, что повышает коэффициент концентрации напряжения сечения. Маркируется буквой «П».
• Швеллер специального назначения. По-другому его называют усиленный. Он отличается более толстой толщиной стенок и увеличенным размером полок. По этой причине профиль имеет большую прочность и жесткость. Как правило, его используют в узлах, от которых требуется повышенная сопротивляемость циклическим нагрузкам. Условно его обозначают буквой «С».
• Швеллер легкой серии. Значительно уступает всем вышеперечисленным типам как по толщине стенки, так и ширине полке. Он обладает более низкой сопротивляемостью воздействию деформации, и по этой причине его применяют в конструкциях, от которых не требуется повышенная жесткость. Обозначается буквой «Л».
• Экономичный — по своим размерам и форме занимает промежуточное положение между профилем с наклонными полками и лёгкой серии. Маркируется буквой «Э».

Рекомендации по выбору

При выборе следует учитывать параметры строительного швеллера, а также тип используемого металла при изготовлении. К другим рекомендациям отнесем нижеприведенные моменты:

1. Следует приобретать материал только у проверенного производителя, который соблюдает установленные стандарты в ГОСТ.
2. Поверхность материала не должна иметь каких-либо дефектов.
3. Незначительная коррозия на поверхности допускается. Однако стоит учитывать, что при использовании материала придется ее удалить и покрыть поверхность защитным веществом.
4. С увеличением размеров увеличивается и объем используемого материала, а также его вес.

Размеры швеллер может иметь самые различные. Применяя маркировку и специальные таблицы можно определить основные характеристики материала. Сортамент предоставляет просто огромный выбор рассматриваемого строительного материала.

Таблицы размеров швеллеров в соответствии с ГОСТом

Швеллер – это довольно популярное изделие металлопроката, производимое из разных сортов стали. Сам термин имеет немецкое происхождение. Основной отличительной чертой профиля является П-образная форма изделия в поперечном сечении.

Изготовление швеллеров осуществляется на специальном оборудовании в соответствии с установленными стандартами качества

Для изготовления швеллеров используется спецоборудование. По способу производства различаются горячекатаные либо гнутые профили. По форме граней полок они могут быть параллельными или иметь определенный уклон внутри. В основе классификации также лежит числовое значение в виде номера возле соответствующей маркировки. Цифры указывают на размер, который определяется расстоянием между гранями полок снаружи.

Изготовление швеллеров, как и другой металлопрокатной продукции, регламентируется соответствующим ГОСТом, где четко прописаны основные требования к тому или иному типу профиля. Все данные наглядно приведены в таблицах. Например, нормативный документ «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент» (ГОСТ 8240 97) содержит 7 таких развернутых таблиц.

Воспользовавшись соответствующими табличным данными, можно определить качество изделия, соотнеся его реальные размеры с описанными в ГОСТе. В идеале показатели должны полностью совпадать, хотя иногда металлопродукция изготавливается под заказ. Индивидуальные профили выпускаются небольшими партиями – под конкретный проект. Цены швеллеров под заказ отличаются от стоимости продукции серийного производства.

В нормативах ГОСТа четко прописаны все требования, которым должен соответствовать швеллер того или иного типа

Стандартная высота швеллеров колеблется от 50 до 400 мм, ширина полочек – от 32 до 115 мм. Допустимая погрешность (по сравнению с указанными нормативными размерами) может составлять максимум 3 мм. Мерная длина швеллеров соответствует показателю от 4 до 13 м.

Вес швеллеров, их маркировка и условные обозначения

Для обозначения разных типов швеллеров используют специальную маркировку. Буква обозначает тип профиля, характеризуя особенности строения и расположения граней:

• «П» – указывает на параллельность;
• «У» – обозначает наличие уклона на гранях;
• «Э» – свидетельствует об экономичности;
• «Л» – подразумевает лёгкость;
• «С» – говорит о специальном назначении профиля.

Для определения видов швеллеров, а также их характеристик используют специальные условные обозначения

Кроме высоты изделия, применяются и другие показатели размеров. В таблицах они имеют специальные обозначения:

• h – это высота профиля, что является основной величиной, определяющей размер продукции металлопроката;
• b – указывает на ширину полок;
• S – показатель толщины главной стенки;
• R – определяет радиус закруглённой внутренней части полочки;
• t – указывает на толщину полок;
• r – это значение общего радиуса закруглённости полочек.

Важным показателем в выборе материала (при проектировании строительства) является вес швеллера. Правильный расчет данных позволяет точно рассчитать количество необходимой продукции и, таким образом, сэкономить на ее приобретении. Существует несколько методов вычисления веса погонного метра. Они зависят от способа изготовления проката

Например, для определения удельной массы горячекатаного швеллера берут во внимание показатели радиусов внутреннего закругления и закругления полочек

Чертеж швеллера из горячекатаной стали с уклоном и параллельными полками

Сортамент швеллера № 16 и стандарты, по которым его производят

Швеллер 16 изготавливают только по стандарту 8240. Этот ГОСТ распространяется на стальные горячекатаные швеллерные изделия специального и общего назначения, которые в зависимости от номера профиля имеют высоту в диапазоне значений 50–400 мм и ширину полок – 32–115 мм.

Остановимся на ГОСТах, которые тоже используют при изготовлении швеллеров стандарта 8240. В этих ГОСТах приведены требования к качеству изготовления металлоизделий и их технические характеристики, а именно: прочность и другие свойства, а также классификация по ним; список применяемых для производства марок сталей с указанием их химического состава; прочие параметры готового проката. В зависимости от условий использования, а также назначения металлопродукции (в данном случае – швеллера) руководствуются каким-то одним из нижеприведенных стандартов:

• ГОСТ 19281-89 – распространяется на все виды металлопроката, производимые из стальных сплавов, имеющих повышенную прочность (подразумеваются низколегированные стали);
• ГОСТ 535-2005 – для изделий сортовых и фасонных как общего, так и специального назначения, сделанных из углеродистых сталей, имеющих обычное качество;
• ГОСТ Р 52927-2015 – распространяется на прокат, который производится из сплавов повышенной, высокой и нормальной прочности и предназначен для строительства причалов, понтонов, судов (речных и морских), нефтегазодобывающих платформ и прочих сварных конструкций;
• ГОСТ 27772-88 – распространяется на различные металлоизделия из углеродистых и низколегированных сплавов, предназначенные для стальных строительных конструкций, имеющих сварные и другие соединения;
• ГОСТ Р 55374-2012 – для некоторых типов горячекатаного проката, включая фасонный, предназначенных для применения в мостостроении и выполненных из легированных конструкционных сплавов.

Согласно стандарту 8240 все изделия, выпускаемые по нему, подразделяются на несколько видов. Первое, но не основное деление – по форме полок. Последние у швеллера могут быть:

1. С наклонную гранью на внутренней стороне швеллера.
2. С параллельными гранями.

Швеллер с наклонной гранью

Основное деление – по форме и геометрическим размерам поперечного сечения – на серии горячекатаных швеллерных профилей:

• У – изделия с полками 1 вида;
• П – швеллеры с полками 2 вида;
• Э – экономичные профили с полками 2 вида;
• Л – швеллеры легкой серии, имеющие полки 2 вида;
• С – специальные профили с полками 1 вида.

Кроме того, швеллер 16, как и ряд других изделий (иных типоразмеров) стандарта 8240, в сериях У, П и С представлен не одним, а несколькими видами. Имеется в виду, что есть профили основного типоразмера и дополнительных. Последние из этой же серии, с такой же высотой стенки и обозначаются так же. Но они отличаются от основного типоразмера большей массивностью. То есть у них толще стенки, шире полки и могут быть больше радиусы закругления на кромках последних. Швеллеры этих дополнительных типоразмеров относятся к усиленным. К их маркировке добавляются буквенные индексы: «а» – для первого дополнительного типоразмера и «б» – для второго, более мощного.

У швеллера № 16 есть только по одному (первому) дополнительному типоразмеру в сериях У, П и С. Таким образом, в соответствии с ГОСТ 8240 сортамент этого изделия состоит из 8-ми наименований. Это профили: 16У, 16аУ, 16П, 16аП, 16Э, 16Л, 16С и 16Са.

Некоторые особенности выбора

Сортамент швеллеров, конечно, значительно уступает в разнообразии сортаменту уголков, но это не мешает подбору изделия необходимых размеров и характеристик для решения конкретной конструкторской задачи. При выборе определенной марки из сортамента следует руководствоваться следующим правилом, которое актуально для изделий любого профиля: определившись с типом швеллера, соответствующего вашим требованиям, следует включить в спецификацию к чертежу ту марку, которая находится ближе к началу таблицы.

Сортамент, в котором различные типы швеллеров представлены в виде таблицы, позволяет определить не только их размеры, но и ряд других важных параметров:

• вес погонного метра;
• площадь поперечного сечения;
• осевой момент инерции;
• осевой момент сопротивления;
• радиусы инерции.

Три последние параметра рассчитываются относительно центральной оси сечения швеллера.

Производственный процесс

Производители швеллера 20П указанного типа используют горячекатаную методику для выпуска материалов. Суть технологии в том, что сырье проходит несколько этапов деформации механическим путем, которая проводится на специальном стане. Оборудование оснащается рядом прокатывающих установок, которые последовательно изменяют геометрию металла до приобретения им необходимого профиля. При настройке систем руководствуются конечными показателями размерностей, за исключением значений радиусов скругления полок с внутренней стороны, кромок полок и угла между их поверхностями. Данные параметры выставляются с учетом правильного построения калибров.

Отличие данной технологии от альтернатив в том, что перед началом профилирования заготовка швеллера 20П проходит этап разогрева до высокой температуры. Точные показатели зависят от выбранного металла, то есть уровня, при котором он прогревается до состояния повышенной пластичности. На этом этапе сырью придается качество, позволяющее производителю швеллера 20П исключить возникновение внутренних напряжений в структуре, а также снизить износ рабочих элементов систем и число этапов профилирования.

После достижения заданной отметки начинается обработка металлической заготовки. Она последовательно проходит через валки, которые с каждым шагом придают геометрию, более близкую к требуемому результату. На выходе с вальцов стальная деталь приобретает форму типового размера.

За счет прогрева, структура металла получается равномерной, нагрузку такие материалы держат лучше альтернатив. Не требуется дополнительная температурная обработка для снижения внутренних напряжений изделия. Однако, в сравнении с аналогами, цены швеллера 20П оказываются выше, так как этапы выпуска, в частности, разогрев до необходимой отметки, требуют затрат значительных ресурсов.

Швеллер: размеры, влияющие на сферу применения

Подводя итог сказанного выше, напрашивается вывод, что швеллер – это металлопрокатная продукция, которая применяется для армирования конструкций из железобетона, для производства крановой продукции, электроопор, мостов, нефтевышек и других масштабных сооружений. Широкий спектр использования обусловлен высоким уровнем прочности и устойчивости при сравнительно небольшой массе изделия. При этом разные размеры швеллеров применимы в конкретных областях или имеют специальное предназначение.

Так, благодаря своим компактным размерам швеллер 8 широко употребляется в индивидуальном строительстве в качестве бетонных перемычек, а также служит для изготовления основ в сооружении дверных и оконных проемов. Широкое применение, благодаря универсальному размеру и прочности, имеет швеллер 10, изготовленный методом горячей прокатки.

Сфера использования швеллера напрямую зависит от его размера и толщины стали.

Таким же способом производится и швеллер 12. Главная его положительная черта – отличная свариваемость. Его употребляют с целью увеличения несущей способности конструкции и в качестве армирования сооружений. Швеллер 14 производят с использованием прокатных станков. Усиленная жесткость предполагает его применение в качестве несущих балок в перекрытиях при возведении высотных зданий, а также в вагоностроении.

На заметку! При выборе продукции металлопроката следует помнить о существовании разных серий швеллеров. Профили, у которых грани полок размещены параллельно, маркируются буквой «П»; специальные швеллеры имеют пометку «С». Модели с наклоненными внутренними гранями полок обозначаются буквой «У»; экономичные профили соответствуют отметке «Э»; знак «Л» подразумевает облегченные версии швеллеров.

Швеллер 16, изготовленный способом горячей прокатки, широко используют в возведении высоток, а также в строительстве металлических опор для мостов. Размеры швеллера 18 позволяют употреблять его в качестве арматуры на высотных сооружениях и в конструкциях, имеющих высокую степень нагрузки.

Профили с маркировкой от 20 и выше могут использоваться для возведения мостов и других крупногабаритных объектов с высокой нагрузкой.

Профили с маркировкой 20, 22, 24 относятся к категории высокопрочных. Их используют в сооружении высоконагруженных строений и конструкций, которые движутся. Например, размеры швеллера 24 предполагают его применение в строительстве раздвижных мостов, а также кранов с высокой подъёмной способностью.

Швеллер 40, имея максимальную жесткость, используется в тяжелой промышленности, где предусмотрены колоссальные нагрузки, в судостроении, а также для сооружения нефтяных платформ.

Сортамент металлопроката: популярные виды продукции и алгоритмы расчета веса (прочитать подробнее)

Таким образом, швеллеры имеют большое значение в строительстве, поэтому широко применяются в разных его сферах. При выборе продукции необходимо ориентироваться в диапазоне размеров и знать основные характеристики каждого типа швеллеров. Это позволит подобрать нужную серию и максимально эффективно использовать данный вид металлопрокатной продукции.

Стандарты ГОСТ

СТО АСЧМ 20-93 регулирует все принятые ГОСТ, по которым производятся швеллеры. Данные стандарты содержат сортаменты. Все изготовленные швеллеры должны соответствовать СТО АСЧМ 20-93. Однако на усмотрение заказчика могут быть выполнены индивидуальные виды швеллеров. Они будут отличаться от принятых стандартов по форме, длине, массе.

Еще в Советском союзе был принят ГОСТ 8240-89. Он назывался «Швеллеры стальные горячекатаные». Данный утвержденный стандарт содержит сортамент стального швеллера с учетом уклона внутренних граней полок, а также имеющих параллельные грани полок.

Сортамент швеллера по ГОСТ 8240-89 должен соответствовать следующим требованиям:

1. Изготовленный швеллер должен иметь принятые значения, которые указаны на рисунке ниже (1, 2).
2. Номинальный разрез, S сечение, вес, а также значения оси выполняются с учетом данных (см. фото).

Рис.1                  Рис.2

Помимо этого, в зависимости от точности прокатки производится изготовление швеллеров: с повышенной и простой точностью.

Допускаются незначительные отклонения размера и формы при изготовлении  швеллеров. Эти отклонения указаны в таблице 1, расположенной ниже.

Таблица 1

1. Наружные углы швеллера 20 не должны притупляться более 2,3 мм. Швеллеры простой точности не контролируют.
2. Принятая длина изделия 5-11 метров. Однако по желанию заказчика они могут быть изготовлены более 13 метров.
3. Отклонения веса должно быть в пределах от +3 до -5%.

Данный стандарт был разработан взамен ГОСТ 8278-83.

С продвижением технологий производства данные стандарта стало тяжело соблюдать. Поэтому начали вносить поправки. После и вовсе был создан отдельный новый стандарт, а именно ГОСТ 8240-97 вместо ГОСТ 8240-89.

Название стандарта не изменилось и осталось прежним «Швеллеры стальные горячекатаные».

Утвержденные стандарты содержат сортамент горячекатаных швеллеров. Их используют в общих и специальных назначениях. Они имеют следующие значения:

• Высота 49-400 мм;
• Ширина полок 33-114 мм.

При изготовлении придерживаются следующих правил:

1. Форма и размер
   1. «У» уклон внутренней грани полок;
   2. «П» параллельные грани полок;
   3. «Э» экономные и параллельные грани;
   4. «Л» легкий вид, имеющий параллельные грани;
   5. «С» специальные.
2. Все параметры должны соответствовать данным на рисунках (3, 4).

Рис.3            Рис.4

1. Все значения и формы изготавливаемого материала могут иметь небольшие отклонения от принятых стандартов. Со значением можно ознакомиться в таблице, которая соответствует каждому виду швеллера.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

1. Уклонение внутренней грани швеллера вида «У» не должно превышать 10%.
2. Швеллер 20. Притупление прямого угла должно находиться в пределах 1,9-3,5 мм.
3. Длина изделий варьируется от 3 до 13 метров.
4. Всю продукцию после изготовления обязательно обрезают.
5. Относительные пределы возможных отклонений по весу не должны превышать +4 и -4%.

Сортамент швеллера ГОСТ 8240-97 в России был принят только в 2002 году.

Основные характеристики швеллеров

При выборе рассматриваемого строительного материала следует уделить внимание специальным таблицам, которые существенно упрощают поставленную задачу. Швеллеры, размеры которых в таблицах зачастую указываются в миллиметрах, характеризуются:

Длина материла зачастую не указывается в таблицах. Это связано с тем, что подобный показатель может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
Больше всего внимания уделяется уклону внутренних граней и другим показателям. Примером можно назвать толщину стенок и полок, радиус внутреннего закругления, площадь поверхности поперечного сечения

Для того чтобы разобраться с основными табличными данными следует рассмотреть поперечное сечение, по которому указывается и ширина швеллера.
Важной характеристикой является вес одного погонного метра. Стальной швеллер предназначен для создания несущей конструкции, но нагрузка будет оказываться и на основание

Для того чтобы рассчитать нагрузку учитывается вес одного погонного метра.
Указывается и марка стали. От типа применяемого материала зависят многие физико-механические качества: твердость поверхности, устойчивость к воздействию нагрузки, коррозионная стойкость и многие другие.

Основные технические характеристики позволяют подобрать наиболее подходящий строительный материал. Стандартные типоразмеры существенно упрощают процесс проектирования, так как можно рассчитать требуемое количество несущих элементов, максимально допустимую нагрузку и многие другие параметры. Создание сортамента было проведено по причине того, что металлический швеллер получил самое широкое распространение и применяется во многих отраслях промышленности. Размеры швеллеров по ГОСТ соблюдают практически все производители, что существенно упрощает процесс выбора.

1 Что производят по ГОСТ 8240 – размеры, вес и основные характеристики швеллера

Согласно описанию области применения стандарта 8240, он устанавливает сортамент для горячекатаной стальной швеллерной продукции общего и специального применения, производимой высотой в пределах номинальных 50–400 мм при ширине полок в диапазоне значений – 32–115 мм. Продукцию этого ГОСТа по размерам и форме поперечного сечения выпускают пяти серий, обозначение и название которых следующие:

• У – швеллеры с полками, внутренние грани которых с уклоном;
• П – с полками, грани которых параллельны;
• Э – экономичные, грани полок у которых параллельны;
• Л – легкой серии, грани полок у которых параллельны;
• С – специальные, у которых полки с наклонными внутренними гранями.

Поперечное сечение проката серий У и С согласно стандарта 8240 должно соответствовать изображенному на Рис. 1, а П, Э и Л – на Рис. 2.

Рис. 1

Рис. 2

Уловные обозначения размеров и характеристик швеллера на рис. и в таблицах:

• h – высота изделия;
• b – ширина полки изделия;
• s – толщина стенки изделия;
• t – толщина полки изделия;
• R – радиус закругления, замеряемый с внутренней стороны проката;
• r – радиус закругления, замеряемый на кромках полок с внутренней стороны швеллера;
• F – площадь сечения проката (поперечного);
• X – расстояние от внешней грани стенки изделия до оси Y–Y;
• ∆ – перекос полки проката;
• ƒ – прогиб стенки изделия по высоте сечения его профиля;
• i – радиус инерции проката;
• I – момент инерции изделия;
• W – момент сопротивления изделия;
• S_x – момент статический полусечения швеллера относительно оси X–X.

Размеры, вес 1 погонного метра и площадь сечения, а также справочные значения параметров для осей на рисунках должны соответствовать табличным данным Табл. 3–7, которые приведены в конце статьи. У изделий серии У уклон граней полок должен находиться в пределах 4–10 %.

Производство швеллеров по ГОСТ 8240-97

Согласно стандарта 8240 значения угла наклона граней полок с внутренней стороны изделий и радиусов закругления, отраженные в Табл. 3–7, а также на Рис. 1–2, не контролируют на профиле. Их используют только для правильного построения калибров. Толщину полок, у которых наклонные грани, согласно Рис.1 следует замерять на определенном расстоянии от кромки, равном (b – s)/2, где b – ширина полки, а s – толщина стенки проката.

Длина проката стандарта 8290 должна быть 2–12 м. Если потребителю нужны изделия длиннее 12-метровых, то их изготовление допускается ГОСТом, но такую заявку необходимо согласовывать с производителем. Выпускают изделия следующих длин:

Профиль 100 мм

Иногда требуется не такая высокая прочность, поэтому выбирается профиль, расстояние между полками которого ниже. Обычно выбор того или иного решения зависит от особенностей будущей конструкции, однако одним из популярных вариантов является швеллер 10. Он бывает нескольких типов. Наиболее распространены профили, имеющие параллельные грани полок, однако существуют и те, у которых внутренние стороны стенок находятся под наклоном. Толщина такого профиля зависит его вида. Например, равнополочный швеллер 10 имеет толщину от 2 до 2.5 мм, а неравнополочный от 3 до 5 мм. Если вы планируете заказать именно такой профиль, то следует учесть и его массу.