«Какой швеллер взять на пролёт четыре метра?», «выдержит ли двутавр 20 перекрытие?» — такие вопросы на складе ТД «ИнвестМет» задают почти каждый день, когда речь про балку, перемычку, площадку или каркас под оборудование. И почти всегда в вопросе не хватает половины вводных: чтобы ответить, нужно знать не только пролёт, но и нагрузку. Один и тот же швеллер №16 на пролёте 3 метра держит спокойно, а на 6 метрах под той же нагрузкой провисает так, что по нему страшно идти.
Ниже — без сопромата на три страницы: от чего зависит несущая способность балки, готовые таблицы «профиль — пролёт — нагрузка» для швеллера и двутавра, разбор типовых вопросов и почему двутавр почти всегда выгоднее швеллера. С опорой на ГОСТ и на то, что реально лежит у нас на складе.
- Несущую способность балки определяют три величины: пролёт, нагрузка и сечение профиля (его Wx и Ix). Номер профиля сам по себе ответа не даёт.
- На средних пролётах решает не прочность, а прогиб. Прокатная балка обычно ломается с большим запасом, но раньше начинает недопустимо провисать.
- Пролёт — главный фактор: при удвоении пролёта допустимая нагрузка падает примерно в 8 раз. Длинный пролёт «съедает» профиль быстрее любой нагрузки.
- Двутавр выгоднее швеллера: при близком весе метра он держит заметно больше, потому что металл разнесён к краям сечения.
- Ориентир: швеллер №16 на пролёте 4 м держит около 940 кг на метр длины, двутавр №20 на 6 м — около 690 кг/м (по прогибу 1/200).
От чего зависит несущая способность балки
Балка под нагрузкой должна пройти две проверки. Первая — на прочность: металл не должен сломаться, для этого изгибающий момент не должен превысить того, что держит сечение (его момент сопротивления Wx). Вторая — на жёсткость: балка не должна слишком провиснуть, прогиб ограничивают нормой, обычно 1/200 пролёта (для перекрытий и ответственных конструкций строже). За жёсткость отвечает момент инерции сечения Ix.
И вот что тут главное: на пролётах 3–6 метров у прокатных швеллеров и двутавров почти всегда первой исчерпывается жёсткость, а не прочность. То есть балка ещё далека от разрушения, у неё двойной-тройной запас, но она уже провисает больше нормы и «играет» под ногами. Поэтому подбор ведут по прогибу, а прочность проверяют следом — и она, как правило, проходит с запасом. Именно по прогибу посчитаны таблицы ниже.
Марка стали на жёсткость почти не влияет: у Ст3, С245 и С255 модуль упругости одинаков (около 206 ГПа), поэтому прогиб от марки не зависит. Марка решает прочность и стойкость к холоду. Для несущих балок берут швеллер или двутавр из Ст3 для обычных условий или С255 для холода и динамики.
Какую нагрузку держит швеллер: таблица по пролётам
В таблице — максимальная равномерная нагрузка в килограммах на погонный метр балки, которую швеллер (на двух опорах) держит при прогибе не более 1/200 пролёта. Если ваша нагрузка задана в кг/м² площадки, умножьте её на ширину грузовой полосы, приходящейся на одну балку, чтобы получить кг на погонный метр.
| Швеллер | пролёт 3 м | пролёт 4 м | пролёт 5 м | пролёт 6 м |
|---|---|---|---|---|
| №10 | 520 | 220 | 110 | 65 |
| №12 | 910 | 385 | 195 | 115 |
| №14 | 1465 | 620 | 315 | 185 |
| №16 | 1995 | 940 | 480 | 280 |
| №18 | 2580 | 1375 | 705 | 405 |
| №20 | 3265 | 1835 | 985 | 570 |
| №24 | 5165 | 2905 | 1860 | 1085 |
| №30 | 8255 | 4645 | 2970 | 2065 |
Видно, как быстро пролёт «съедает» несущую способность: швеллер №16 на 3 метрах держит около 2 тонн на метр, а на 6 метрах — уже меньше 300 кг/м. Поэтому, если нагрузка большая, а швеллер выходит огромный, первое решение — сократить пролёт промежуточной опорой, а не гнаться за номером побольше.
Какую нагрузку держит двутавр: таблица по пролётам
То же для двутавра с уклоном полок (ГОСТ 8239-89) — максимальная равномерная нагрузка, кг на погонный метр, при прогибе 1/200. Двутавры с параллельными полками (ГОСТ Р 57837-2017, профили вида 20Б1) по несущей способности близки к одноимённым номерам, а типы Ш и К той же высоты держат заметно больше.
| Двутавр | пролёт 3 м | пролёт 4 м | пролёт 5 м | пролёт 6 м |
|---|---|---|---|---|
| №12 | 1045 | 440 | 225 | 130 |
| №14 | 1710 | 720 | 370 | 215 |
| №16 | 2325 | 1100 | 565 | 325 |
| №18 | 3050 | 1625 | 830 | 480 |
| №20 | 3925 | 2210 | 1185 | 685 |
| №24 | 6165 | 3470 | 2220 | 1290 |
| №30 | 10070 | 5665 | 3625 | 2515 |
Сравните строки одного номера: двутавр №16 на 4 метрах держит около 1100 кг/м, а швеллер №16 — около 940 кг/м, при том что весят они почти одинаково. Это и есть преимущество двутавра, о котором ниже.
Пример: какой швеллер на пролёт 4 метра
Частый вопрос: «нужна балка перекрытия, пролёт 4 метра, какой швеллер?» Сначала прикинем нагрузку. Допустим, это лёгкая техническая площадка с нагрузкой 400 кг/м², а балки стоят с шагом 1 метр — значит на каждую балку приходит полоса шириной 1 метр, то есть 400 кг на погонный метр. Добавим запас на собственный вес настила и неравномерность — округлим до 500 кг/м.
Смотрим столбец «пролёт 4 м». Швеллер №14 держит 620 кг/м — формально проходит, но запас маловат. №16 держит 940 кг/м — уверенно, с хорошим запасом. Берём №16. Если хочется сэкономить и пролёт позволяет поставить опору посередине, тогда пролёт станет 2 метра, и хватит уже №12 или №14 — но это лишняя стойка. Вот так таблица за минуту превращает расплывчатый вопрос в конкретный номер профиля.
Швеллер или двутавр: что выбрать под нагрузку
На чистый изгиб двутавр эффективнее швеллера: при близком весе метра он держит больше, потому что металл у него разнесён симметрично к верхней и нижней полкам — туда, где он работает на изгиб с максимальной отдачей. Поэтому для балок и перекрытий, где важно перекрыть пролёт и не перетяжелить конструкцию, выбирают двутавр. На длинных пролётах его преимущество только растёт.
Швеллер берут там, где нужна плоская сторона для примыкания и крепления (обвязка, направляющие, рамы, косоуры лестниц), где балка работает в паре (два швеллера полками внутрь дают почти тот же двутавр) или где профиль нагружен не только изгибом. Если коротко: чистая балка на изгиб — двутавр; узел с креплением по плоскости — швеллер. Подобрать номер и тип под задачу помогут в отделе продаж, а посчитать вес и метраж — наш разбор сколько весит метр швеллера и двутавра.
Как подобрать профиль под нагрузку: порядок действий
- Определите нагрузку на метр балки. Если нагрузка задана в кг/м², умножьте её на ширину грузовой полосы (шаг балок). Добавьте вес настила и запас на неравномерность.
- Замерьте пролёт — расстояние между опорами. Это главный параметр: он сильнее всего влияет на результат.
- Найдите по таблице профиль, у которого допустимая нагрузка при вашем пролёте не меньше вашей, с запасом.
- Если профиль выходит крупным — поставьте промежуточную опору и пересчитайте на меньший пролёт: это почти всегда дешевле, чем больший номер по всей длине.
- Для ответственных конструкций (перекрытия зданий, краны, динамика) закажите расчёт у проектировщика — таблица служит ориентиром для прикидки.
«Самая частая ошибка — спрашивать "какой швеллер выдержит" и называть только пролёт, без нагрузки. Это всё равно что спросить, доедет ли машина, не сказав куда. Я всегда переспрашиваю две вещи: какое расстояние между опорами и сколько килограммов на метр. И почти всегда оказывается, что вместо того, чтобы брать профиль на размер больше, дешевле добавить одну опору и сократить пролёт — балка сразу перестаёт играть.»
— Зотова Ольга Владимировна, генеральный директор ТД «ИнвестМет»
Частые вопросы
Какой швеллер нужен на пролёт 4 метра?
Зависит от нагрузки. При нагрузке около 500 кг на погонный метр балки на пролёте 4 метра уверенно подходит швеллер №16 (держит около 940 кг/м по прогибу 1/200), а №14 (620 кг/м) проходит впритык. Под лёгкую нагрузку до 350 кг/м хватит №14, под тяжёлую от 1500 кг/м нужен №20 и выше. Сначала определите нагрузку на метр балки, потом подбирайте профиль по таблице.
Какую нагрузку выдержит швеллер 16?
Швеллер №16 на двух опорах при прогибе 1/200 держит примерно 1995 кг на метр на пролёте 3 метра, около 940 кг/м на 4 метрах, 480 кг/м на 5 метрах и 280 кг/м на 6 метрах. То есть несущая способность сильно зависит от пролёта: чем длиннее, тем меньше нагрузки держит. По прочности швеллер выдержал бы больше, но раньше исчерпывается допустимый прогиб.
Какой двутавр нужен на пролёт 6 метров?
На 6 метрах под нагрузку около 500 кг/м подойдёт двутавр №18 (480 кг/м) впритык или №20 (685 кг/м) с запасом. Под более тяжёлую нагрузку 1000–1300 кг/м нужен №24, а под 2500 кг/м — №30. На таких пролётах двутавр почти всегда выгоднее швеллера. Если есть возможность поставить опору посередине, требования резко падают.
Что прочнее на изгиб — швеллер или двутавр?
При близком весе метра прочнее и жёстче двутавр. У него металл разнесён к верхней и нижней полкам, где он максимально работает на изгиб, поэтому момент сопротивления Wx и момент инерции Ix больше, чем у швеллера той же массы. Швеллер выигрывает там, где нужна плоская сторона для крепления или где два швеллера ставят в коробку. Для чистой балки на изгиб берут двутавр.
Почему прогиб важнее прочности при подборе балки?
Потому что прокатная балка на средних пролётах сначала начинает недопустимо провисать и только потом приближается к разрушению. Прогиб ограничивают нормой 1/200 пролёта (для перекрытий строже), и именно это условие исчерпывается первым — у балки остаётся большой запас по прочности. Поэтому несущую способность таких балок считают по прогибу через момент инерции Ix, а прочность по Wx проверяют следом.
Можно ли заменить двутавр двумя швеллерами?
Да, два швеллера, сваренные или стянутые в коробку (полками внутрь или наружу), по несущей способности заменяют двутавр близкой высоты. Так делают, когда нужного двутавра нет в наличии, а швеллер есть. Важно соединить швеллеры по длине (планками или сплошным швом), чтобы они работали как единое сечение, а не каждый сам по себе. По суммарному весу такая замена обычно тяжелее одиночного двутавра.
Швеллер изготавливают по ГОСТ 8240-89, двутавр — по ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 26020-83 (общий стандарт на изготовление — ГОСТ 535-88). Размеры, допуски и расшифровка обозначений — на отдельной странице стандартов.
Более 10 лет в металлоторговле и промышленном снабжении Северо-Запада. Специализация: подбор марок и типоразмеров нержавеющего проката и деталей трубопровода под требования проектной документации; работа с пищевыми, фармацевтическими, портовыми и строительными заказчиками Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Контакты команды — на странице «О компании». Почта: info@invprom.ru
Подберём марку под вашу задачу
Пришлите спецификацию или опишите среду и температуру — посчитаем вес, стоимость и подберём сертифицированный металл со склада в СПб.
Читайте из этого же раздела
Близкие материалы о марках стали и сортаменте