«Какую нагрузку выдержит уголок 63?» — вопрос при отгрузке частый, и ответ на него не такой прямой, как для швеллера. Уголок несёт нагрузку по-разному в зависимости от того, как он поставлен: как горизонтальная балка он работает плохо, зато как стойка, раскос или кронштейн — отлично. Ниже дам таблицы для обоих случаев и покажу, где уголок на своём месте, а где ему лучше предпочесть другой профиль.
Коротко
Несущая способность уголка зависит от его роли. Как балка на изгиб уголок слаб: из-за несимметричного сечения он гнётся вбок и подкручивается, поэтому табличная нагрузка верна только для уголка, раскреплённого от бокового увода. Настоящая сила уголка — работа на сжатие и растяжение: стойки ферм, раскосы, связи, кронштейны, заземление. Там несущую задаёт не толщина полки, а площадь сечения и гибкость (отношение длины к радиусу инерции). Например, уголок 63×5 как стойка годится примерно до 1,5 м длины, дальше он теряет устойчивость и его меняют на больший номер.
Сортамент уголка: что нужно для расчёта
Для несущих расчётов из сортамента равнополочного уголка (ГОСТ 8509-93) берут четыре величины. Момент сопротивления Wx (см³) отвечает за прочность на изгиб, момент инерции Ix (см⁴) — за жёсткость (прогиб), а минимальный радиус инерции imin (см) определяет устойчивость сжатой стойки. Масса помогает прикинуть вес конструкции. Ходовые номера — например 40×4, 50×5 и 63×5.
| Уголок, мм | Масса, кг/м | Ix, см⁴ | Wx, см³ | imin, см |
|---|---|---|---|---|
| 40×4 | 2,42 | 4,58 | 1,60 | 0,78 |
| 45×5 | 3,37 | 8,03 | 2,51 | 0,88 |
| 50×5 | 3,77 | 11,20 | 3,13 | 0,98 |
| 63×5 | 4,81 | 23,10 | 5,05 | 1,25 |
| 63×6 | 5,72 | 27,06 | 5,98 | 1,25 |
| 75×6 | 6,89 | 46,57 | 8,57 | 1,49 |
| 80×6 | 7,36 | 56,97 | 9,80 | 1,58 |
| 90×7 | 9,64 | 94,30 | 14,45 | 1,78 |
| 100×7 | 10,79 | 130,59 | 17,90 | 1,98 |
| 100×10 | 15,10 | 178,95 | 24,97 | 1,96 |
Уголок как балка: таблица нагрузок
Допустимая равномерно распределённая нагрузка (кг на погонный метр) для уголка, работающего как балка на двух опорах, полкой вверх. Значение — меньшее из двух проверок: по прочности (Ry = 240 МПа) и по прогибу L/200.
| Уголок, мм | Пролёт 1 м | Пролёт 1,5 м | Пролёт 2 м | Пролёт 3 м |
|---|---|---|---|---|
| 40×4 | 313 | 109 | 46 | 14 |
| 50×5 | 613 | 268 | 113 | 33 |
| 63×5 | 989 | 439 | 233 | 69 |
| 75×6 | 1678 | 746 | 419 | 139 |
| 80×6 | 1919 | 853 | 480 | 170 |
| 90×7 | 2829 | 1257 | 707 | 282 |
| 100×7 | 3505 | 1558 | 876 | 389 |
| 100×10 | 4889 | 2173 | 1222 | 535 |
Почему уголок — плохая балка
У симметричных профилей (двутавр, труба, швеллер по своей оси) нагрузка сверху вызывает изгиб строго вниз. У уголка сечение несимметрично, и его главные оси жёсткости повёрнуты по диагонали — примерно вдоль и поперёк биссектрисы угла. Поэтому вертикальная нагрузка раскладывается на две составляющие, и уголок гнётся не вниз, а вбок, одновременно закручиваясь. Это называют косым изгибом. Реальная несущая свободного уголка на изгиб оказывается меньше, чем даёт простой расчёт по Wx, и предсказать её без раскрепления сложно. Отсюда правило: уголок ставят балкой только там, где он прихвачен к настилу или связям, а под серьёзную изгибную работу берут профиль с вертикальной стенкой.
Главные оси уголка повёрнуты по диагонали, поэтому под вертикальной нагрузкой он гнётся вбок.
Уголок как стойка и раскос: главная работа
В сжатых и растянутых элементах уголок раскрывается по-настоящему: стойки и пояса ферм, раскосы, связи, обвязка каркаса, кронштейны, столбики ограждений, заземляющие электроды. На растяжение несущую задаёт площадь сечения и марка стали. На сжатие всё решает гибкость — отношение расчётной длины к минимальному радиусу инерции imin. Чем длиннее и тоньше стойка, тем раньше она теряет устойчивость (выпучивается), и тем меньшую силу держит.
Для сжатых стоек нормы ограничивают гибкость: у основных элементов — около 120, у связей и второстепенных — до 150. Отсюда простой ориентир — предельная длина уголка как стойки, дальше которой его не применяют без перехода на больший номер:
| Уголок, мм | imin, см | Макс. длина стойки (осн.) | Макс. длина связи |
|---|---|---|---|
| 40×4 | 0,78 | 0,9 м | 1,2 м |
| 50×5 | 0,98 | 1,2 м | 1,5 м |
| 63×5 | 1,25 | 1,5 м | 1,9 м |
| 75×6 | 1,49 | 1,8 м | 2,2 м |
| 80×6 | 1,58 | 1,9 м | 2,4 м |
| 90×7 | 1,78 | 2,1 м | 2,7 м |
| 100×7 | 1,98 | 2,4 м | 3,0 м |
Частая ошибка — считать одиночный уголок по ix: на сжатие у него работает imin по слабой диагональной оси, она меньше и именно она определяет устойчивость. Длина взята по предельной гибкости и этому радиусу imin. В пределах неё стойку ещё проверяют по силе с учётом коэффициента продольного изгиба по СП 16.13330.2017 — это делает инженер под конкретную нагрузку.
Два уголка вместо двутавра
Распространённый приём — собрать балку или стойку из двух уголков (тавром или крестом). Это правда усиливает сечение, но два уголка не равны двутавру автоматически: они должны быть соединены по всей длине планками или сваркой, чтобы работать как единое сечение, а не как две отдельные полосы. Составное сечение считают отдельно по своим моментам инерции. Если уголки просто приложены друг к другу без связей, каждый работает сам за себя, и никакого двутавра не получается.
«Уголок берут, когда нужны стойки, раскосы, обвязка и кронштейны — там он незаменим и экономичен. А когда клиент хочет перекрыть уголком пролёт, я всегда переспрашиваю про раскрепление: без него уголок уводит вбок. На чистую балку честнее сразу взять швеллер. Уголок у нас на складе ходовых номеров, режем и гнём в размер.»— Зотова Ольга Владимировна, технический специалист ТД «ИнвестМет»
Частые вопросы
Какую нагрузку выдержит уголок 63×5?
Как раскреплённая балка на пролёте 1 м уголок 63×5 держит около 989 кг/м, на 2 м — около 233 кг/м, на 3 м — около 69 кг/м (по прочности и прогибу L/200). Без раскрепления от бокового увода реальная нагрузка ниже. Как стойка тот же уголок годится примерно до 1,5 м длины. Точную несущую под нагрузку считают по СП 16.13330.
Уголок или швеллер — что прочнее?
На изгиб швеллер прочнее уголка той же высоты в разы: у него вертикальная стенка и симметрия, поэтому весь металл работает на изгиб, а уголок уводит вбок. Как балку почти всегда выбирают швеллер или двутавр. Уголок выигрывает в стойках, раскосах и связях, где важны компактность, устойчивость и удобство узлов — подробнее в разборе несущей способности швеллера и двутавра.
Какой уголок нужен на стойку 2 метра?
Для стойки длиной 2 метра по предельной гибкости подходит уголок от 90×7 (imin 1,78 см) как основной сжатый элемент или от 75×6 (imin 1,49 см) как связь. Дальше стойку проверяют по сжимающей силе с коэффициентом продольного изгиба. Чем длиннее стойка, тем крупнее нужен номер уголка, чтобы не потерять устойчивость.
Можно ли использовать уголок как балку?
Можно, но с оговоркой: уголок должен быть раскреплён от бокового увода — приварен к настилу, связям или образует пару с другим профилем. Свободный уголок под вертикальной нагрузкой гнётся вбок и подкручивается, теряя несущую способность. Для ответственной балки берут швеллер или двутавр, а уголок оставляют для вспомогательных элементов.
Два уголка заменяют двутавр?
Только если они соединены по всей длине планками или сваркой и работают как единое составное сечение. Просто сложенные уголки без связей работают порознь и двутавр не заменяют. Составное сечение из двух уголков считают отдельно — по его собственным моментам инерции, а не удваивая один уголок.
Уголок ходовых номеров режем и гнём в размер, возим по СПб, ЛО и СЗФО; часто он идёт и на контур заземления. Весь сортовой прокат — в одном разделе.
Сортамент равнополочного уголка — площадь сечения, моменты Wx и Ix, радиус инерции imin, из которых и считают несущую способность, — задаёт ГОСТ 8509-93, неравнополочного — ГОСТ 8510-86. Прокат повышенной прочности из 09Г2С и других низколегированных марок нормирует ГОСТ 19281-89: при той же геометрии он поднимает расчётное сопротивление, но не жёсткость — на прогиб это не влияет. Полные таблицы сортамента — на страницах 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