Как определить двутавр или швеллер

Двутавр и швеллер – виды металлических профилей, востребованные как в строительстве, так и в промышленной сфере. Стальные изделия обладают высокими прочностными характеристиками и долгим сроком службы, но при этом имеют несколько различий и считаются абсолютно непохожими друг на друга.

Сначала стоит разобраться, что представляет собой каждый прокат. Швеллер – изделие с 2 полками, закрепленными на стенке, имеет форму буквы П. Подобный профиль делят на:

• швеллеры П-образного сечения горячекатаные;
• швеллеры П-образного сечения гнутые.

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.

Сразу стоит отметить, что двутавровая балка превосходит швеллер по любым показателям и считается самой надежной среди металлического проката. Теперь нужно разобраться, почему. Элемент оснащен двумя полками, каждая из которых выступает от стенки на определенную длину.

Основная нагрузка приходится на полки, поэтому прочность изделия повышается в сравнении с тем же швеллером. Особенность строения двутавра заключается в том, что нагрузки воздействуют на профиль вертикально. Стенка, в свою очередь, начинает им противодействовать, не позволяя силам сжатия разрушить сечение.

Поэтому скрутить балку довольно трудно.

Усилия, которые принимает швеллер, значительно выше, и причиной являются полки, которые выступают в роли одностороннего рычага. Кроме того, степень нагрузки определяется исходя из того, куда прилагается усилие и как оно распределяется впоследствии по полкам.

Итак, жесткость стенке двутавра полки обеспечивают сразу с двух сторон, а швеллера – только с одной, и это одно из главных отличий между прочностными характеристиками профилей. Посмотреть показатели сопротивлений сжатия и другие параметры можно в ГОСТ как для швеллера, так и для двутавра.

В результате сравнения данных можно будет сделать вывод о том, что показатели последнего значительно выше.

Основным критерием сравнения выступает момент инерции, и у двутаврового проката он выше.

Двутавр – востребованный в строительстве прокат, который используют в роли несущих балок при возведении крупных объектов:

• мостов;
• высотных конструкций;
• промышленных зданий.

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.

Разница между двумя профилями кроется также в особенностях производства. Двутавровые балки получают путем сварки полок и стенки. Производство включает несколько этапов, основные:

• подготовка заготовок;
• сборка конструкции профиля;
• сварка элементов друг с другом.

Очень редко двутавры производят горячекатаным способом, чего не сказать о швеллерах. Помимо такой методики, ГОСТ позволяет изготовление швеллерных профилей осуществлять путем сгиба заготовок.

Горячекатаное производство швеллеров подразумевает нагрев материала до высокой температуры посредством применения специального оборудования с последующим приданием заготовке требуемой формы.

Гнутые элементы изготавливают холодным способом, сгибая края листов под нужным углом.

Если сравнивать оба материала по цене, то швеллер будет дороже, так как тяжелее. Двутавровые балки обладают небольшим весом на погонный метр, поэтому профиль популярен во многих сферах.

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.

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).

Швеллер и двутавр

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.

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 (Wx и Wy). 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, Wx 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.

Сопротивляемость двутавра нагрузкам

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 (Wy) 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 Wy в обоих случаях одинаковый и противостоит усилиям, направленным со стороны, противоположной опорной поверхности.

Как отмечалось выше, и у двутавра, и у швеллера Wx всегда больше Wy.

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.

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.

Сравним сначала по моменту сопротивления Wx. Двутавровая балка 20 прочнее швеллера 20С. У нее больше Wx, несмотря на то что тоньше стенка и полки. Правда, у швеллера меньше ширина полок.

Рассмотрим швеллерное изделие 20Сб. Ширина его полки такая же, как у представленных двутавров. За счет этого и благодаря большей толщине стенки 20Сб превосходит балку 20 по прочности. Однако этот швеллер уступает двутаврам 20С незначительно и 20Са прилично.

Толщина полок у всех этих изделий сопоставима, а стенки – разная. Значение этого размера у швеллера 20Сб промежуточное между величинами для балок 20С и 20Сб. Из этого можно сделать однозначный вывод, что в случае испытания вертикальными нагрузками двутавр прочнее.

Швеллерное изделие 20Сб

Если сравнивать по моменту сопротивления Wy, то здесь все более очевидно. У швеллеров к боковым нагрузкам сопротивляемость выше, чем у двутавров.

При этом прослеживается рост Wy по мере увеличения ширины полки у обоих этих изделий.

Примечательно, что из представленных профилей самый большой Wy у гнутого швеллера 200x180x6 (все остальные профили, кроме его соседа по столбцу, являются горячекатаными изделиями) с полкой 180 мм.

Сравнив швеллеры 24Э, 22У и 30Л с представленными балками, можно убедиться, что типоразмер (номер профиля) решает не все. Главное, какие размеры поперечного сечения соответствуют рассматриваемому (выбранному) изделию.

Увеличение высоты стенки (больший типоразмер) повышает прочность. Так, швеллер 30Л предпочтительнее двутавра 20 (если судить по Wx).

Однако двум другим представленным балкам он уступает по прочности из-за более меньших толщин стенки и полок, а также ширины последних.

Сравнение гнутого швеллера 200x100x6 с балкой 20 не в пользу вообще этого вида проката. Оно показывает, что гнутые профили слабее горячекатаных. Это следует из первого сравнения – балки 20 со швеллером 20С.

Двутавры больше ориентированы на использование в качестве несущих балок строительных конструкций. Их и изготавливают в основном больших типоразмеров: по ГОСТ 8239 с высотой стенки 100–600 мм и по ГОСТ 26020 – 100–1000 мм. Выпускают еще специальные по стандарту 19425 с номерами профилей 14–45 (высота стенки 140–450 мм).

Швеллеры – это универсальные изделия. Спектр их применения очень широк – от разнообразного использования в строительстве до установки в качестве деталей различной техники (от автомобильной до судов и так далее).

Они очень удобны для изготовления различных металлических и прочих конструкций, так как полки у них выступают только с одной стороны.

Поэтому швеллер легко можно крепить стенкой к другим элементам, обеспечив при этом плотное примыкание между ними.

Металлическая конструкция из швеллера

Швеллер тоже прекрасно подойдет в качестве несущей балки. Надо только чтобы его прочность соответствовала предполагаемой нагрузке. Разумеется, с запасом, впрочем, как и для двутавра.

Однако для больших сооружений с протяженными пролетами между несущими балками и высокой нагрузкой на последние лучше подходят двутавры. Они устойчивей, все-таки прочней и жестче, а также на них лучше и удобней укладывать элементы перекрытия. Например, те же стандартные железобетонные плиты.

На одну половину полки профиля ложится одна плита, а на другую – следующего пролета. Нагрузка при этом распределяется на двутавровой балке равномерно.

Швеллеры предназначены для использования в более легких конструкциях. Поэтому и выпускают их: горячекатаные с высотой стенки 50–400 мм (номера профилей 5–40) и гнутые – 25–410 мм.

Так что, какой из профилей лучше в конкретной ситуации, зависит в первую очередь от способа его применения, то есть для чего он нужен, а также от возможностей приобрести тот или иной вид (швеллер либо двутавр) и типоразмер. Ну и, конечно, нельзя забывать о требуемой прочности. Если последнее условие позволяет, то всегда можно заменить двутавр на подходящий швеллер и наоборот.

Что прочнее, швеллер или двутавр

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?

Материал

Для балок применяются сплавы с повышенной прочностью, а для швеллера может применяться обычная углеродистая сталь.

Размер

Балки выпускаются с шириной стенки 100-600 мм, швеллер имеет ширину стенки 50-400 мм.

Вес

Удельная масса 1 погонного метра двутавра будет выше, чем масса швеллера той же ширины полки. Швеллер более удобен в транспортировке, переноске и подведению к месту своего нахождения.

Способ производства

Двутавр сваривается из нескольких составных частей, либо прокатывается горячекатаная цельная балка. Однако, прочностные характеристики катаной балки ниже, чем у сварной. Швеллер же производится методом горячей прокатки, либо холодным гнутьем заготовки.

Применение

Двутавр применяется в качестве несущих балок в производстве высотных конструкций, мостов, промышленных строений. Швеллер более распространен в малоэтажном строительстве и строительстве хозяйственных построек.

Плотность прилегания

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.

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.

Сопротивление изгибу

Если взять одинаковые характеристики двух профилей (материал, длина, толщина) и одинаковые условия применения (способ крепления, длина прогона, нагрузка), то соревнование выиграет балка.

Примерное сравнение близких по размерам двутавров и швеллеров

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.

3 декабря 2018

Швеллер и двутавр: в чём отличия и главные особенности

Металлопрокат с Н и П-образным сечением широко используется в строительстве и машиностроении, в том числе для создания различных технологичных линий, но каждый из этих видов профиля обладает как положительными, так и негативными характеристиками. Всё зависит от эксплуатационных условий, способа крепления и от типа создаваемой конструкции в целом.

Что такое швеллер и двутавр? Где и как лучше использовать этот металлопрокат? В чём их основное отличие? На эти вопросы отвечает данная статья.  Итак… без воды сразу к сути.

Швеллер как он есть

Благодаря конструктивным особенностям швеллер чаще всего используется в монтажных работах на плоских поверхностях, а также для создания лёгких и средних по тяжести машин (механизмы, суда, подъёмные и транспортные платформы), в том числе для строительства каркасных домов. Такой П-образный профиль обладает хорошими прочностными характеристиками и стоит дешевле, чем тот же двутавр, но последний лучше подходит для масштабного строительства.

О двутавре в двух словах

Двутавровая балка считается самым востребованным видом металлопроката, который используется для возведения высотных зданий и сооружений (технические, промышленные, гражданские или коммерческие). Это объясняется тем, что Н-образное сечение обладает самой высокой прочностью и жёсткостью. Но такие показатели зависят от:

• Марки стали, которая применяется для производства. Самыми высокими прочностными характеристиками обладают двутавры из низколегированных сталей типа 09ГС.
• Эксплуатационных особенностей, в частности от величины постоянной или динамической нагрузки. На жёсткость балки также влияет длина пролёта, где расположен двутавр.
• Способа крепления двутавровой балки и от характера (вектор) нагрузок.

В чём же основные отличия

Вся суть заключается в том, что двутавр и швеллерная балка применяются при разном типе нагрузок. Иными словами, главное отличие этого проката в разной реакции (изменение формы и геометрии) на прилагаемые нагрузки, в частности на скручивание, когда происходит смещение центра тяжести. Выделим главные отличительные характеристики каждого профиля:

• Двутавровая балка обеспечивает высокую устойчивость к вертикальным нагрузкам. Эту функцию как раз выполняют горизонтальные грани. Изделия из широкополочной (колонной) серии могут выдерживать огромные вертикальные нагрузки и обеспечивать высокий момент инерции. Лишь в тех случая, когда верхнее перекрытие уложено неравномерно и нагрузка превышает допустимую в несколько раз, двутавр может подвергнуться скручиванию
• Швеллер лучше всего работает при косом изгибе, поэтому П-образный прокат часто сваривают в каркасы, делая полую форму квадрата (полки свариваются между собой металлическим листом). Идеальное место, где допустимо использовать швеллер, это небольшие гаражи, хозяйственные постройки, лестницы и перекрытия с пролётом 3-5 метров.

Двутавр и швеллер не рассчитаны на восприятие больших нагрузок на перпендикулярную стенку. Это главная особенность, которую нужно учитывать при проектировании и использовании таких металлических профилей.

Сравнение швеллера и двутавра

Швеллер и двутавр относятся к фасонному прокату.

Они обладают высокой устойчивостью к деформации, поэтому имеют схожие сферы применения в строительстве частных и коммерческих объектов, а также в машиностроении.

Швеллер имеет П-образную форму поперечного сечения, двутавр – Н-образную. Каждое изделие выпускается по определенным стандартам. Швеллер производится по ГОСТ 8240 и 19425, а двутавр – по ГОСТ 8239 и 26020.

Несмотря на схожесть этих видов металлопроката, выбрать из них подходящий вариант бывает сложно. О ключевых различиях балки и профиля расскажем далее.

Выбрать между швеллером и двутавром поможет комплексный анализ этих видов профиля

Швеллер и его особенности

Швеллер производится с параллельными полками, иногда они имеют уклон вовнутрь. Изделия второго вида получают благодаря формовке холодного металлического листа. Длина металлопроката варьируется от 6 до 12 метров. При этом высота стенки может достигать значений от 50 до 200 миллиметров, ее толщина – от 0,4 до 1,5 сантиметров.

Швеллер дешевле балки и обладает меньшим весом. При этом он имеет хорошую несущую способность, хотя прочность швеллера и не такая высокая, как у двутавра. Профиль массово используют для сборки каркасов гаражей, мостов для кранов, пролетов, перекрытий небольших построек, легких машин. Швеллер имеет высокий коэффициент скручивания, он невосприимчив к сжатиям, разрывам и изгибам.

Двутавр и его краткое описание

Н-образная балка имеет длину от 4 до 12 метров. Больше стали содержится в боковых гранях. Этот вид металлопроката рассчитан на самые высокие нагрузки и используется при сборке конструкций повышенной надежности. Двутавр прочнее швеллера, но при этом стоит дороже и весит больше.

Сопротивляемость деформации Н-образной балки зависит от состава стали, типа нагрузки, распределения силы по изделию. Двутавр бывает алюминиевым, стеклопластиковым и даже деревянным. Но основную популярность получили металлические изделия.

В чем основные различия швеллера и двутавра

Иногда можно ошибиться, купив Н-образный профиль вместо П-образного и наоборот. Главная причина – схожие характеристики и назначение изделий. Такая путаница ведет к переплатам или, еще хуже, к невыполнению производственных задач. Чтобы максимально беспристрастно сравнить двутавр и швеллер, необходимо рассмотреть следующие их характеристики:

• Состав стали.
• Способ производства.
• Массу.
• Габариты.
• Сопротивление изгибам.

Появилось выражение «двутавровый швеллер». Попробуем разобраться, насколько оно оправдано.

Способ изготовления

Двутавровые балки размером от 60 миллиметров производятся при помощи сварки. Этот процесс делится на три стадии: изготовление заготовок, сборка и сваривание элементов. Более маленькие балки производят при помощи горячей прокатки. Они считаются более прочными.

Швеллер также изготавливают при помощи горячей прокатки. Раскаленную заготовку прокатывают через специальные валки, где изделие приобретает свою форму. Также балку производят холодным способом. При этом у заготовки просто загибают края. Так получаются изделия с тонкими стенками и наименьшим весом.

Состав

Весь сортамент швеллера и двутавра производят из сплавов повышенной прочности либо из сталей с очень малой долей примесей. Поэтому данные виды профиля считаются наиболее надежными. Однако для получения определенных характеристик изделий применяют разные марки металла.

Чтобы получился швеллер с высоким пределом прочности и легкой свариваемостью, используется кремнемарганцевая низколегированная сталь 09Г2С/13Mn6. Она же применяется при производстве двутавровой балки с аналогичными показателями. Чтобы получить П-образный профиль без склонности к отпускной хрупкости, используется нелегированная углеродистая сталь Ст4/E28-2.

Прочность

Характеристики разных видов металлопрофиля зависят от скругления стенок по отношению к полкам, способа закрепления и направления нагрузок. Важное значение также имеет то, где находится центр тяжести.

В каждом случае необходимо сравнивать двутавр и швеллер с одинаковыми габаритами полок, толщиной стенок и длиной. Допустим, эти параметры у обоих видов профиля равны и изделия рассматриваются как несущие, ортогонально закрепленные. В этом случае прочнее и жестче будет балка.

Если сравнивать одинаковый П- и Н-образный профиль под боковыми перпендикулярными нагрузками, надежнее окажется швеллер. Ведь его центр тяжести смещен, а у двутавра приходится на середину изделия.

Когда нужно быстро сравнить параметры разных видов профиля, нужно посмотреть в их ГОСТы. Там все характеристики указаны в таблицах. Например, среди двутавра самое высокое сопротивление у балки 20Са. Среди швеллеров самую высокую сопротивляемость боковым нагрузкам показало изделие 20Э.

Двутавр прочнее швеллера. Но он дороже и тяжелее. Поэтому все зависит от назначения профиля

Стоимость

Цена швеллера и двутавра зависит от марки стали и способа производства. При этом в тонне П-профиля больше погонных метров. Двутавровая балка одной и той же массы будет стоить дороже. Сэкономить при покупке металлоизделий можно, выбрав более дешевый способ доставки и закупив больший объем продукции.

Что выбрать? Швеллер или двутавр

Если выбор стоит между балкой и профилем одинаковой прочности и равного размера, лучше сэкономить, ведь швеллер стоит дешевле. Двутавровая балка в основном применяется в качестве несущих конструкций для крупных строительных объектов.

Швеллер более распространен. Он также используется как несущая конструкция, является заготовкой для деталей машин, станков и спецтехники. Бывают случаи, когда два швеллера сваривают вместе, получая своеобразную замену двутавровой балке. Но получить такие же высокие показатели прочности на изгиб при этом не получится.

Очень важно, чтобы все изделия были произведены по ГОСТу. Компания СПК «Регион» отвечает за качество сортамента швеллеров и двутавров и его соответствие ГОСТам.

Что прочнее: двутавр или швеллер?

Двутавровые балки и швеллеры – металлические профили. Они используются в сфере промышленного производства, сельского хозяйства и других отраслях народного хозяйства. 2 типа стальных изделий выполняются из стали.

Они выполняют функции каркаса в конструкциях сооружений и строений. Как элементы они предназначены создавать прочные узлы и связи металлического каркаса.

2 вида металлопроката: горячекатанный двутавр и швеллер П-образного сечения регламентируются Стандартом ГОСТ 535-88.

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.

Сравнение изделий на жёсткость

Балка двутавра надёжнее по всем показателям однотипного номера. Она имеет 2 полки с каждой стороны, выступающие на равный вылет от её стенки. Нагрузку принимают полки. Поэтому балка прочнее швеллера.

Она воздействует на профиль вертикально. Стенка балки работает на противодействие сжатию. Силы, пытающиеся скрутить двутавровую балку незначительные.

В швеллере усилия возникают значительных параметров по причине, что полки становятся односторонним рычагом. Также от того, как будет наложена и распределится по полкам нагрузка.

У двутавровой балки полки дают жёсткость стенке не с 1 стороны, как у швеллера, с 2 сторон. Сравниваются изделия с одинаковыми размерами профиля по одинаковой высоте стенки.

В таблицах с размерами ГОСТ сравниваемого швеллера П 14 и двутавровой балки 14 Б1 с величинами их моментов сопротивления в осях X и Y (Wx и Wy) показаны значения характеристик. Момент инерции двутавра выше в оси Х, он основной критерий. Изделие будет прочнее на величину этого показателя. Он измеряется в Н/кв.мм.

У швеллера и двутавровой балки видно в ГОСТ ось X находится в плоскости:

• поперечного сечения через середину стенки;
• перпендикулярно стенке;
• параллельно полкам.

Выводы

Двутавр с параметрами однотипного изделия швеллера прочнее. Он позволяет применять его в конструкциях опор и стоек, где швеллер пойдёт на кручение и излом. Фермы, прогоны, связи, фахверки, поперечины в конструкции каркасов металлического исполнения лучше изделия нет, чем швеллер.

Двутавр не применяется из-за высокой металлоёмкости и удорожает монтаж. Уголковые изделия слабее швеллера. У каждого изделия есть своё место. Но прочность двутавровой балки выше прочности швеллера.

Двутавр или швеллер

У двутавра и швеллера похожие конструкции. Благодаря П-образному сечению балки выдерживают продольные нагрузки, а в других направлениях опоры противостоят меньшим усилиям. Большую часть продукции покупают предприятия, которые возводят сооружения и занимаются машиностроением.

Двутавр прочнее швеллера. «Секрет» повышенной жесткости заключается в конструкции: полки одинаковой высоты, симметричны, выступают с одной и другой стороны. Нагрузка распределяется равномерно, большая часть направлена вдоль длинной оси.

Полки сопротивляются сжимающим усилиям, работают с обеих сторон. Когда зажатая одним концом балка установлена строго вертикально, крутящим моментом пренебрегают (из-за небольшой величины). 

Полки швеллера находятся с одной стороны и работают как два рычага. Металлопрокат испытывает усилия сжатия и скручивания. Если один конец прочно не закреплен, балке не хватает жесткости, чтобы выдержать значительные нагрузки.

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:

• балки противостоят нагрузкам;
• нижняя часть полок опирается на основание.

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: 

• особенности сечения: направление полок и соотношение размеров: толщины, ширины, высоты, радиусов закругления элементов;
• длина металлоконструкции с учетом нагрузки;
• марка стали;
• способ закрепления концов;
• специфика работы.

Нормативные документы содержат требования к горячекатаным балкам. Максимальные и минимальные размеры профилей разных типов указаны в таблице.

Из таблицы видно: размеры сечения двутавров больше, чем у швеллеров.

Особенности работы швеллеров

По сравнению с двутавром, опора выдерживает меньшие нагрузки. Но есть много профилей, которые противостоят сопоставимым усилиям.

Швеллер применяют в случаях:

• возведения каркасных зданий;
• сооружения прямых и изогнутых профилей для производственного оборудования и транспорта: автомобилей, судов, железнодорожных вагонов, авиатехники.

К достоинствам швеллерного проката относят удобство использования. Так как полки выступают только с одной стороны, стенку устанавливают вплотную к соседним плоскостям. Металлы сваривают или соединяют метизами. Линия примыкания элементов не имеет зазоров.

Если швеллер подобран правильно, изделие используют как несущую балку. Профиль применяют в местах, где возникают напряжения малой и средней величины. Это сооружения с узкими пролетами, малым шагом и легкими кровлями.

Плюсы и минусы двутавров

По сравнению со швеллером, этот тип проката отличается металлоемкостью. Опоры выдерживают повышенные нагрузки. Профиль устанавливают на значительном расстоянии: шаг и ширина между осями больше, чем у швеллера.

Прокат применяют при возведении спорткомплексов, бассейнов, складов и цехов. Недостаток мощных балок — высокая цена. Продукцию используют на усиленных фундаментах.

Расходы на закупку двутавров оправданы для объектов, работающих при значительных нагрузках. Прокат приобретают для строительства большепролетных сооружений и при планировании расширения производства.

Если профессионально выполненный расчет указывает на малые напряжения, выгоднее купить швеллер.

Как сравнить две нагруженные конструкции?

Чтобы быстро выбрать более прочное изделие и не переплатить деньги, обращаются к стандартам. Кроме масс, размеров и площадей, в таблицах указаны моменты:

• инерции;
• кручения по осям «x» и «y».

Если параметры сечений у швеллера и двутавра примерно одинаковые, а прочности разные, выбирают изделие с большим моментом сопротивления: Wx и Wy.

Во всех стандартах перед таблицей размещены эскизы сечений. На чертежах показаны оси: «x» и «y».

Так как балочный профиль предназначен для работы на сжатие и растяжение, численное значение Wx всегда больше Wy. Утверждение справедливо для швеллера и двутавра.

Что такое «момент сопротивления»?

Характеристику используют при расчетах прочности нагруженных сооружений и конструкций. Физическая величина действует под прямым углом к рассматриваемой линии. Момент силы показывает, как металл в месте разреза сопротивляется кручению или изгибу.

Характеристика зависит от массы, геометрии сечения, прочности. Имеет значение расположение центра тяжести, сопротивление конструкции при сжатии и растяжении.

У швеллера и двутавра ось «x» проходит в плоскости сечения, параллельной полкам. Точка приложения усилий — по центру, перпендикулярно длинной оси сечения.

Когда определяют параметр, учитывают моменты:

• инерции площади сечения;
• полярный;
• сопротивления площади сечения.

Ось «y» проходит в плоскости поперечного сечения, перпендикулярно полкам. В месте схода осей «x» и «y» образуется прямой угол.

У двутавра линия совпадает с вертикальной стенкой и центром тяжести, а у швеллера ось проходит параллельно. Так как полки расположены с одной стороны, центр тяжести смещен относительно реального контура профиля.

Параметр Wx показывает сопротивляемость усилиям, направленным перпендикулярно полкам, вдоль стенки. Величина Wy определяет сопротивляемость конструкций противоположным усилиям. Момент направлен перпендикулярно стенке и вдоль полок.

Распределение нагрузок на двутавр:

• сила давит на стенки;
• противоположная сторона опирается на кромки полок.

Варианты расположения швеллера — с опорой на кромки полок или поверхность стенки. Вне зависимости от способа, Wy направлена в сторону, противоположную опорной поверхности.

Нагруженные конструкции выдерживают максимальные нагрузки при правильном расположении:

• стенки располагаются строго вертикально;
• нагрузка приходится на полки.

Как выбрать более надежную конструкцию?

Чтобы сравнить прочность разных профилей, используют таблицы в стандартах. Из документов выписывают швеллера и двутавры с близкими по значению размерами.

Подбирают несколько профилей разных типов. Сравнивают размерные характеристики и моменты сопротивления.

Самая надежная конструкция имеет больший запас прочности по Wx и Wy.