Двутавр и швеллер: чем отличаются и что выбрать
Два основных балочных профиля: как форма сечения определяет работу под нагрузкой, что означают номера и буквы Б, Ш, К, П и У, где каждый профиль уместен и почему выбор делает расчёт.
Двутавр и швеллер — родственные профили: у обоих есть стенка и полки, оба применяются как балки. Разница в симметрии. У двутавра полки расходятся в обе стороны, сечение похоже на букву «Н», у швеллера полки смотрят в одну сторону, сечение напоминает «П».
Из этой геометрии следует всё остальное: как профиль ведёт себя под нагрузкой, где его удобно ставить и почему в одних узлах ставят двутавр, а в других — швеллер.
Как работает балка
При изгибе верхняя часть сечения сжимается, нижняя растягивается, а середина почти не нагружена. Экономически выгодно убрать металл из середины и отнести его к краям — так и появились полки, соединённые тонкой стенкой. Полки воспринимают изгиб, стенка держит поперечную силу и не даёт полкам сблизиться.
Двутавр симметричен относительно вертикальной оси: нагрузка, приложенная по центру полки, не пытается его развернуть. Швеллер несимметричен — центр изгиба у него вынесен за пределы стенки, поэтому под вертикальной нагрузкой он стремится закрутиться. На практике это значит, что одиночный швеллер в свободном пролёте требует раскрепления, а в паре (два швеллера полками друг к другу) проблема снимается.
Склонность швеллера к кручению — не дефект, а свойство сечения. Именно поэтому в перекрытиях его чаще применяют парами, коробом или в связке с настилом, который раскрепляет верхнюю полку.
Как читаются обозначения
Двутавр
Номер двутавра — это высота сечения в сантиметрах: двутавр 20 имеет высоту 200 мм. Обычные двутавры с уклоном внутренних граней полок выпускают по ГОСТ 8239-89. Более современный сортамент с параллельными гранями полок — по ГОСТ 26020-83, и там к номеру добавляется буква:
- Б — нормальный двутавр, самый ходовой универсальный вариант;
- Ш — широкополочный: полки шире, лучше работает при боковых нагрузках;
- К — колонный: сечение близко к квадратному, рассчитан на сжатие в колоннах.
Запись «20Б1» означает: высота 200 мм, нормальный двутавр, первый типоразмер в группе. Разные номера в одной группе отличаются толщиной стенки и полок, то есть массой метра и несущей способностью.
Швеллер
Номер швеллера тоже равен высоте сечения в сантиметрах: швеллер 10 — высота 100 мм. Сортамент задаёт ГОСТ 8240-97, где различают исполнения:
- У — с уклоном внутренних граней полок, классический профиль;
- П — с параллельными гранями полок, удобнее для болтовых соединений и примыканий.
Отдельно существует гнутый швеллер: его получают не прокаткой, а гибкой из листа. Он легче, дешевле и хорош для лёгких конструкций и обрамлений, но по несущей способности горячекатаному уступает.
Сравнение профилей
| Параметр | Двутавр | Швеллер |
|---|---|---|
| Форма сечения | симметричное, «Н» | несимметричное, «П» |
| Работа на изгиб | эффективнее при равной массе | ниже при равной высоте |
| Устойчивость к кручению | выше, центр изгиба в сечении | ниже, требует раскрепления или работы в паре |
| Примыкание к стене | сложнее, мешает нижняя полка | удобно: стенка ложится плоскостью |
| Типовое применение | перекрытия, прогоны, колонны, мосты | обвязки, рамы, лестницы, парные балки, косоуры |
| Стандарты | ГОСТ 8239-89, ГОСТ 26020-83 | ГОСТ 8240-97 |
Где что применяют
Двутавр
- перекрытия и покрытия с большим пролётом;
- прогоны и главные балки каркаса;
- колонны — обычно двутавры серии К;
- усиление проёмов в несущих стенах при реконструкции.
Швеллер
- обвязки фундаментов и рам, где нужна плоская сторона;
- косоуры лестниц и площадки;
- элементы, примыкающие к стене или к плите;
- парные балки — два швеллера, сваренные в короб;
- обрамление проёмов, рамы ворот, элементы прицепов и площадок.
Ни один профиль не «лучше» другого. Швеллер выигрывает там, где нужна плоская грань и удобное примыкание; двутавр — там, где нужна максимальная несущая способность при минимальной массе. Номер профиля и марку стали определяет расчёт по нагрузке, пролёту и схеме опирания.
На что обратить внимание при покупке
Указывайте не только номер, но и букву: 20Б1 и 20Ш1 — разные профили с разной массой метра.
ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 26020-83 дают разную геометрию полок при одной высоте.
Ст3 и 09Г2С различаются по хладостойкости и свариваемости — уточняйте для уличных конструкций.
Саблевидность и винт у длинномера видны на просвет вдоль полки; править их на площадке тяжело.
Прокат идёт длинномером; резка в размер упрощает доставку и снижает отходы.
Балка тяжёлая: заранее решите вопрос техники — метр двутавра 20 весит около 21 кг.
Что смотрят в сортаменте, кроме номера
Номер задаёт высоту, но несущая способность зависит от всей геометрии сечения. В таблицах сортамента для каждого профиля приведены величины, по которым и ведётся расчёт.
- Масса погонного метра — сразу показывает, сколько металла в профиле, и нужна для расчёта нагрузки и доставки.
- Момент сопротивления W — характеристика прочности при изгибе: чем он больше, тем большую нагрузку держит балка.
- Момент инерции I — характеристика жёсткости: от него зависит прогиб при той же нагрузке.
- Толщина стенки и полки — влияет на местную устойчивость и на то, какой сварной шов можно наложить.
Практический вывод: два профиля с одинаковой высотой могут отличаться по несущей способности в полтора раза. Поэтому в заказе указывают полное обозначение — например «двутавр 20Б1 по ГОСТ 26020-83», а не «двутавр 20».
| Профиль | Высота сечения | Масса 1 м (ориентировочно) |
|---|---|---|
| Швеллер 10П | 100 мм | ≈8,6 кг |
| Швеллер 16П | 160 мм | ≈14,2 кг |
| Швеллер 20П | 200 мм | ≈18,4 кг |
| Двутавр 12Б1 | 120 мм | ≈10,4 кг |
| Двутавр 20Б1 | 200 мм | ≈21,0 кг |
| Двутавр 30Б1 | 300 мм | ≈32,9 кг |
Как профили работают вместе
В реальных конструкциях двутавр и швеллер не конкурируют, а дополняют друг друга. Типичная схема перекрытия: главные балки — двутавры, второстепенные и обвязка по контуру — швеллеры, которые удобно примыкают к стене плоской стенкой.
- Два швеллера, сваренные полками наружу, образуют сечение, близкое по работе к двутавру, — приём, к которому прибегают, когда нужного двутавра нет в наличии.
- Швеллер, приваренный к полке двутавра, служит опорным столиком для примыкающих конструкций.
- В лестницах косоуры делают из швеллера: на его полку прямо ложатся ступени.
Замена профиля на «похожий по высоте» без пересчёта — частая причина прогибов и трещин в отделке. Если нужного номера нет на складе, вариант замены согласовывают с тем, кто считал конструкцию.
Частые вопросы
Можно ли заменить двутавр двумя швеллерами? Иногда да: два швеллера, сваренных в короб, дают сопоставимое сечение. Но это отдельный расчёт — у сварного составного сечения другие характеристики и другая стоимость работ.
Чем отличается двутавр 20 от 20Б1? Первый — обычный двутавр с уклоном граней полок по ГОСТ 8239-89, второй — нормальный двутавр с параллельными гранями по ГОСТ 26020-83. У них разная геометрия полок, разная масса метра и разные характеристики сечения.
Где применим гнутый швеллер? В лёгких конструкциях: обрамления, каркасы под обшивку, элементы, где важна масса. В нагруженных балках его не используют — там нужен горячекатаный профиль.
Как перевозить длинномер? Балка длиной 11–12 метров требует длинномерного транспорта и площадки для разгрузки. Часто выгоднее заказать резку в размер: транспорт дешевле, а обрезков меньше.
Коротко
- Двутавр симметричен и эффективнее работает на изгиб; швеллер несимметричен и склонен к кручению.
- Номер обоих профилей — высота сечения в сантиметрах; буквы Б, Ш, К и П, У уточняют геометрию.
- Швеллер удобен там, где нужна плоская сторона и примыкание, часто работает в паре.
- Гнутый швеллер легче и дешевле, но не заменяет горячекатаный в нагруженных узлах.
- Профиль и его номер выбирает расчёт, а не сравнение цен за тонну.
