Двутавр или швеллер на пролёт: какой номер выбрать

«Перекрываю гараж шесть метров — какой двутавр брать?» — самый частый летний вопрос по сортовому прокату. Следом обычно второй: «а швеллер не дешевле выйдет?». В статье про несущую способность швеллера и двутавра мы уже выложили подробные таблицы нагрузок и прогибов — здесь я решаю обратную задачу, ту самую, с которой приходят на склад: известен пролёт, нужно назвать номер профиля. И заодно честно сравниваю оба профиля, потому что «что прочнее» — вопрос с подвохом.

От чего считаем: нагрузка и прогиб

Чтобы назвать номер балки, нужны три числа: пролёт, шаг балок и нагрузка на квадратный метр. С пролётом и шагом всё понятно из чертежа, а вот нагрузку в частной стройке почти всегда берут с запасом — и это правильный подход. Для эксплуатируемого перекрытия гаража или пристройки — с черновым полом, утеплителем и людьми — рабочая расчётная цифра 400 кг/м². Для холодного чердака без хранения реальная нагрузка вдвое меньше, но именно чердаки со временем превращаются в склад всего на свете, поэтому таблицы ниже я считала от 400.

Вторая проверка — прогиб. Балка может «держать» груз и при этом заметно провисать: потолок пойдёт волной, стяжка затрещит. Для перекрытий норма — прогиб не больше 1/250 пролёта: на шести метрах это 24 мм. В таблицах ниже оба условия уже проверены, отдельно считать ничего не нужно.

Таблица подбора: пролёт — номер профиля

Условия таблицы: расчётная нагрузка 400 кг/м², шаг балок 1 м, сталь С245/Ст3, прогиб не более 1/250 пролёта. Швеллер — по ГОСТ 8240-97, двутавр нормальный Б1 — по ГОСТ Р 57837-2017.

Два уточнения к таблице. Если шаг балок не метр, а 0,6 м — нагрузка на каждую балку падает почти вдвое, и на пролёте 5 м пройдёт 16У вместо 18У. Если наоборот, балки редкие, через 1,5–2 м — поднимайтесь на номер-два выше либо пересчитывайте по полным таблицам из справочника по несущей способности. Массу всего заказа удобно прикинуть по статье вес метра швеллера и двутавра — там сортамент целиком.

Двутавр против швеллера: что прочнее на самом деле

Популярный поисковый вопрос «что прочнее на прогиб» имеет точный ответ. При одинаковой высоте профиля двутавр жёстче: у 20Б1 момент инерции 1844 см⁴ против 1520 см⁴ у 20У. Причина видна в сечении — у двутавра две полные полки разнесены симметрично относительно стенки, металл работает по обе стороны.

Но у прочности есть второе измерение, о котором забывают. Швеллер несимметричен: центр изгиба у него вынесен за стенку, и под нагрузкой, приложенной к полке, одиночный швеллер стремится закрутиться. В обвязке и в паре это не мешает, а вот одиночная балка перекрытия из швеллера без раскрепления верхней полки работает хуже своих табличных цифр. Двутавру такое поведение не свойственно, поэтому на ответственные одиночные балки я всегда предлагаю его.

Сильные стороны швеллера — другие. Плоская стенка удобно прижимается к стене и кирпичному простенку, на полку опирается настил без подкладок, а на пролётах до 3–4 м номер получается небольшой и швеллер выигрывает по простоте узлов. Плюс классический приём — спаренный швеллер: два 16У, сваренные коробом, дают жёсткость на уровне двутавра 18–20 серии и при этом монтируются по частям, без крана — на реконструкции это решает.

Самый частый разговор на отгрузке: «дайте шестнадцатый, у соседа такой стоит». А у соседа пролёт четыре метра, а у клиента пять с половиной, и шаг балок другой. Балку выбирают по своему пролёту и своей нагрузке, соседский гараж — не норматив. Пять минут с таблицей дешевле, чем усиливать готовое перекрытие.

— Зотова Ольга Владимировна, ТД «ИнвестМет»

Опирание, раскрепление и антикор: три узла, где теряют несущую способность

Правильно подобранная балка всё ещё может подвести — в узлах. Первое: опирание. На кирпичную или газобетонную стену стальную балку заводят минимум на 150 мм и ставят на распределительную пластину, иначе кромка кладки выкрашивается под сосредоточенной нагрузкой. Второе: раскрепление. Верхняя, сжатая полка длинной балки должна быть связана с настилом или прогонами — свободная полка на пролёте 5–6 м может потерять устойчивость раньше, чем сработает запас по прочности. Третье: антикор. В сухом отапливаемом помещении достаточно грунт-эмали по зачищенному металлу; в неотапливаемом гараже с конденсатом красьте в два слоя и уделите внимание опорным зонам — там влага держится дольше всего.

Про сталь: складской стандарт для балок — Ст3сп5/С245, для неотапливаемых конструкций с расчётом на сильный мороз есть исполнение из 09Г2С — про его зимние плюсы у нас есть отдельный разбор северного исполнения 09Г2С.

Закупка: длины, рез и приёмка

Складские длины двутавра и швеллера — 6 и 12 м, под пролёт 5,5 м разумнее взять 6-метровый хлыст и отрезать, чем платить за перевозку двенадцатиметрового. В размер по чертежу режем сами — газовая резка для балочного проката штатная операция, торцы под сварку получаются сразу. Привозим по СПб, ЛО и СЗФО; при приёмке сверяйте номер профиля и маркировку с накладной — как это сделать за пять минут, я описывала в статье про приёмку металлопроката. Остальной сортамент раздела — в каталоге сортового металлопроката.

Частые вопросы

Какой двутавр нужен на пролёт 6 метров?

Двутавр 20Б1 — при перекрытии с расчётной нагрузкой 400 кг/м² и шаге балок 1 м. Он проходит и по прочности, и по прогибу: на шести метрах провис остаётся в пределах нормы 24 мм. Если балки лежат реже, через 1,5–2 м, поднимайтесь до 25Б1; для лёгкого холодного чердака без хранения, наоборот, хватит 18Б1.

Двутавр или швеллер — что прочнее на прогиб?

При одинаковом номере двутавр: у 20Б1 момент инерции 1844 см⁴ против 1520 см⁴ у швеллера 20У — жёстче примерно на пятую часть. Вдобавок швеллер несимметричен и под нагрузкой на полку стремится закрутиться, поэтому одиночные балки перекрытия из него работают хуже табличных значений. Швеллер выигрывает на коротких пролётах, в обвязках и там, где нужна плоская стенка к стене.

Какую нагрузку выдержит балка из швеллера 18 на пролёте 5 метров?

Около тонны на погонный метр по условию прогиба — это и есть ограничивающий фактор для 18У на пятиметровом пролёте. В пересчёте на перекрытие с шагом балок 1 м это соответствует расчётной нагрузке порядка 400 кг/м² с запасом. По чистой прочности швеллер выдержал бы больше, но потолок пошёл бы заметной волной, поэтому ориентируйтесь на прогиб.

Сколько выдерживает двутавр 25 на пролёте 5 метров?

Порядка 1,8 тонны на погонный метр — с прогибом в пределах нормы. 25Б1 на пятиметровом пролёте — это уже уровень несущей балки под тяжёлое перекрытие или под два этажа лёгкой надстройки, для рядового гаражного перекрытия он избыточен. Его территория — редкий шаг балок, тяжёлая стяжка, проёмы под большие ворота.

Можно ли заменить двутавр двумя швеллерами?

Да, спаренный швеллер — рабочая замена: два 16У, сваренные коробом, по жёсткости встают между двутаврами 18Б1 и 20Б1. Приём выручает на реконструкции, когда цельный двутавр не занести в помещение или не поднять без крана — половинки монтируются по одной и свариваются по месту прерывистым швом. Важно варить симметрично и не забыть антикор внутри короба до сборки.

Швеллер У или П — какой брать на перекрытие?

На несущую способность буква почти не влияет: У — с уклоном внутренних граней полок, П — с параллельными гранями, моменты инерции у одного номера практически совпадают. П-серия удобнее там, где к полкам крепится настил или подвесы — не нужны косые шайбы. Берите тот, что есть на складе в нужном номере, разница проявится только в узлах крепежа.

По теме: несущая способность швеллера и двутавра — полные таблицы ● вес метра швеллера и двутавра ● несущая способность уголка