Современная наука различает такие понятия, как вес и масса. Это происходит в первую очередь потому, что вес является силовой характеристикой, т.е. мерой воздействия на опору или подвес. Масса же, напротив, — это мера инертности тела. Все это мы пишем для того, чтобы в ходе чтения данной статьи у вас не возникло вопросов о том, чем же отличается вес швеллера и его масса. Для простоты мы рассматриваем здесь только те ситуации, когда данные два параметра равнозначны.
В случае с профилями масса зависит от следующих параметров:
- Формы;
- Металла;
- Размеров.
Форма и размеры
Говоря про форму, нужно уточнить, что профили бывают нескольких типов, например, классические и перфорированные.
Металлические конструкции могут быть изготовлены не только из стали, поэтому, когда речь идет о других сплавах, это будет указано отдельно. Мы уточняем данный момент, поскольку вес швеллера 12, выполненного из алюминия будет в несколько раз ниже, чем в том случае, когда используется сталь.
В обычном случае масса профиля рассчитывается достаточно просто, но только если его форма простая. Т.е. мы рассматриваем равнополочное изделие, внутренние грани стенок которого расположены параллельно друг другу. Существуют еще и неравнополочные профили, для которых вычисление массы несколько усложняется, однако самый непростой вариант – это наклонные грани внутренних стенок. Такое изделие получается очень массивным, однако это компенсируется повышенной прочностью, благодаря большому объему металла.
Вес швеллера 10 может варьироваться от 3 до 12.7 кг в зависимости от его габаритов. В данном случае такой большой разброс обеспечивается за счет различной высоты стенок. Она стартует с отметки 40 мм и может достигать 160 мм, за счет чего образуется очень глубокий профиль. Толщина тоже не остается постоянной и изменяется от 2 до 6 мм.
Если рассматривать все номера гнутого профиля, то можно сказать, что минимальной массой обладает швеллер с соотношением h:b:s 25:26:2 мм. Вес такого профиля едва превышает 1 кг. С другой стороны размерной линейки находится номер 41, который может быть представлен в виде аналогичного соотношения 410:65:6 мм и масса всего одного метра будет уже 24.38 кг.
Более высокий номер швеллера не означает, что данное изделие будет более тяжелым. Вес швеллера 20 будет меньше, чем у номера 21, только в том случае, если размеры стенок и толщина изделия будут одинаковыми, в противном случае даже №20 сможет обойти 21 профиль.
Масса горячекатаных профилей стартует с 4.84 кг для изделия 5У, габариты которого могут быть представлены, как 50:32:4.4 мм, а длина составляет 1 м. При высоте стенки в 40 мм и наличии наклона внутренних граней получается вес в 48.3 кг на 1 м. Это обусловлено тем, что на такой швеллер расход метала очень большой, а его размеры 400:115:8 мм.
Металл
Обычно, когда говорят про табличное значение массы или веса профилей, примеры которых мы привели в предыдущем пункте, подразумевают некоторую абстрактную сталь, имеющую плотность 7.85 единиц и длину изделия 1 м. В реальности же дело обстоит несколько иначе, поскольку для изготовления профилей могут использоваться самые разные сплавы.
Одним из интересных для различных ненагруженных конструкций вариантов является алюминий. Это достаточно распространенный сегодня серебристо-белый металл, плотность которого 2.7 единицы. Очевидно, что вес швеллера 14 из такого материала будет намного легче стали, другое дело, что создавать настолько большие конструкции из алюминия не всегда целесообразно.
Как конструкционный материал алюминий очень привлекателен не только своим малым весом, но и тем, что легко поддается штамповке, а также не требует какой-то дополнительной защиты. Конечно, в ходе технологического процесса изготовление профилей из этого металла сопровождается различными процедурами, позволяющими несколько увеличить прочность изделия.
С другой стороны сталь используется даже чаще, чем алюминий, а наиболее распространенными вариантами являются углеродистые и низколегированные её разновидности. Качество углеродистых сталей определяется наличием в них примесей. Наиболее опасными являются сера и фосфор. Из-за серы возникает красноломкость металла, а из-за фосфора – хрупкость. Для обычной стали эти компоненты не могут превышать 0.05%. Внутри такой группы масса 1 м3 меняется незначительно, поэтому влиянием примесей на вес швеллера можно пренебречь. В таком случае используется маркировка металла «Ст». Более качественная разновидность уже имеет обозначение «Сталь», а содержание S и P составляет менее 0.035%. Существует еще две разновидности таких сплавов высококачественная и особого качества, в которых доля вредных примесей менее 0.025% и 0.015% соответственно. Для стали высокого качества используется маркировка «А» в конце марки, а для более высокого качества «Ш».
Тип стали влияет на массу метра профиля. Например, вес швеллера 16, выполненного из углеродистой стали будет отличен от результата, полученного при использовании легированного сплава.
Легированная сталь – это сплав, который кроме основных примесей содержит ряд элементов, которые вводятся в определенных количествах. Это легирующие добавки, на роль которых выбирают хром, медь, связанный азот, никель или ванадий. Все легированные стали разделяются на 3 категории:
- низколегированные;
- среднелегированные;
- высоколегированные.
В первом случае речь идет всего о 2.5% примесей, во втором их может быть до 10%, а высоколегированные составы часто имеют 50% примесей.
Подводя итоги, отметим, что мы рассмотрели большую часть факторов, оказывающих влияние на вес швеллера. Нужно также отметить, что при взвешивании партии потребуется учитывать небольшие отклонения, вызванные различными погрешностями, о чем четко прописано в соответствующем государственном стандарте.
