Особенности и различия швеллеров «У» и «П»

В этом материале рассмотрим особенности швеллеров серий «П» и «У», их технические параметры, материалы изготовления, а также нюансы выбора подходящего профиля под конкретные задачи.

Что такое швеллер и какие бывают его разновидности

Швеллер — это фасонный металлопродукт с П-образным сечением, у которого высота превышает ширину в 1.5–3.5 раза. Такая геометрия обеспечивает высокую жесткость на изгиб при сравнительно малом весе и хорошую устойчивость к продольным нагрузкам. Благодаря этим свойствам швеллеры широко используются в строительстве, машиностроении и других отраслях.

В зависимости от способа производства, различают два основных типа швеллеров: горячекатаные и гнутые. Отличие между ними можно определить визуально: у горячекатаных изделий углы между стенкой и полками прямые, у гнутых — скругленные.

Горячекатаные швеллеры

Изготавливаются из металлических заготовок на сортопрокатных станах методом горячей прокатки. Заготовку нагревают до температуры 950–1200 °C, после чего формируют профиль, проходя через систему валков.

Преимущества метода — высокая точность геометрии и однородная структура металла без внутренних напряжений.

Производство осуществляется в соответствии с ГОСТ 8240-97. Швеллеры делятся на серии:

• У — с уклоном внутренних граней полок;
• П — с параллельными гранями полок;
• С — специальные швеллеры.

Также выделяют облегчённые варианты:

• Э — экономичные (с уменьшенной толщиной стенки);
• Л — лёгкие (уменьшена как стенка, так и полки), за счёт чего снижается общий вес изделия.

Гнутые швеллеры

Производятся методом холодной деформации на профилегибочных станах из штрипса. В зависимости от конфигурации, могут быть:

• с равными полками — по ГОСТ 8273-83;
• с неравными полками — по ГОСТ 8281-80.

Гнутые швеллеры отличаются меньшей жесткостью, но при этом часто более экономичны и просты в изготовлении.

Сварные швеллеры

Для нестандартных или крупных профилей, которые невозможно прокатать, используют сварку. Из отдельных металлических полос собирают стенку и полки, после чего соединяют детали сваркой под флюсом.

Такие швеллеры применяются при строительстве уникальных и особо прочных конструкций.

Конструктивные различия между швеллерами П и У

Швеллер П имеет полки с параллельными внутренними гранями, их толщина одинаковая по всей длине.

Швеллер У характеризуется уклоном внутренних граней (4–10 %), из-за чего толщина полок варьируется по сечению.

Эти различия легко определить визуально и они существенно влияют на прочностные характеристики и область применения.

Материалы изготовления швеллеров

Материал выбирается в зависимости от требований проекта и условий эксплуатации:

• Углеродистая сталь (например, Ст3 пс/сп 5 по ГОСТ 380-2005) — наиболее распространённый вариант для общего строительства.
• Низколегированная сталь (например, 09Г2С по ГОСТ 19281-2014) — используется при низких температурах, благодаря повышенной хладостойкости и свариваемости.
• Алюминий — идеален для конструкций с ограничением по массе, часто применяется в авиа- и судостроении.
• Нержавеющая сталь — устойчива к влаге и химическим воздействиям, подходит для агрессивной среды.
• Титановые и алюминиевые сплавы — используются в индивидуальных проектах с особыми эксплуатационными требованиями.

Технические характеристики

Маркировка швеллера указывает его высоту в сантиметрах и тип:

• Пример: №12П — высота 12 см, параллельные полки; №12У — тот же размер, но с уклоном граней.

Основные параметры (по ГОСТ 8240-97):

• Высота: 50–400 мм.
• Ширина полок: 32–115 мм.
• Толщина стенки: 4.4–8 мм.
• Толщина полок: 7–13.5 мм.
• Площадь поперечного сечения: 6.16–61.5 см².
• Масса: 4.84–48.3 кг/м.
• Длина: 4–12 м.

При одинаковой высоте швеллеры серий «П» и «У» имеют одинаковую массу. Различие в геометрии влияет на момент инерции и, соответственно, жёсткость, особенно по оси Y-Y:

• Серия У: Iy = 5.61–642 см⁴;
• Серия П: Iy = 5.95–760 см⁴.

Области применения

Швеллеры У чаще используются как опоры: уклон граней способствует лучшей передаче усилий от соседних элементов. Швеллеры П — оптимальны для направляющих механизмов и других конструкций, где важны параллельность и высокая жёсткость.

Основные сферы применения:

• Строительство: каркасы зданий, перемычки, армирование ЖБИ, ангары.
• Мостостроение: пролётные конструкции, балки.
• Автопром: шасси, рамы, подвески.
• Железнодорожное строительство: вагоны, переходы, эстакады.

Также швеллеры востребованы в судостроении, станкостроении, энергетике и промышленности.

Преимущества и недостатки

Преимущества П-образных швеллеров:

• Повышенная жёсткость за счёт большего момента инерции.
• Простота соединения с другими элементами конструкции.
• Возможность использования как направляющей поверхности.

Общие плюсы швеллеров:

• Малый вес при высокой прочности.
• Устойчивость к деформациям.
• Экономичность.
• Удобство в транспортировке и хранении.

Недостатки:

• Низкая устойчивость к кручению.
• Пониженная огнестойкость.
• Необходимость антикоррозионной защиты.

Главное отличие между швеллерами «П» и «У» — в форме внутренних граней полок. У швеллеров серии «П» они параллельны, что делает их более универсальными: удобны в соединениях, служат направляющими, имеют повышенную жёсткость. Серия «У» применяется там, где важна эффективная передача нагрузки на опоры. При равных размерах швеллеры обеих серий обладают одинаковой массой, но различаются по механическим характеристикам, что и определяет их применение.