Вес алюминиевого швеллера, двутавра и тавра
Содержание
Алюминиевые швеллер, двутавр и тавр — прессованные профили для каркасов оборудования, направляющих, рам, ограждений и обрамлений. Их продают по весу хлыстами по 6 м, а в спецификациях указывают метраж. В отличие от стальных профилей, у алюминиевых нет одного короткого ряда типоразмеров: в стандартах сотни профилей с разной толщиной полок и стенки, а в складских названиях размеры записывают по-разному. Ниже — как найти массу по ГОСТ, как пересчитать её на сплав АД31, формулы для быстрого расчёта и их точность, таблицы для складских размеров и подсказки, как не ошибиться при чтении названия профиля.
Какие стандарты описывают профили
- ГОСТ 13621-90 — прессованные профили равнополочного двутаврового сечения из алюминиевых и магниевых сплавов;
- ГОСТ 13622-91 — профили таврового сечения;
- ГОСТ 13623-90 — профили швеллерного сечения.
У каждого профиля в стандарте свой шестизначный номер: например, двутавры начинаются с 430, тавры — с 420. По номеру профиль определяется однозначно, а по размерам — не всегда, потому что одному сочетанию высоты и ширины могут соответствовать профили с разной толщиной стенки и полок.
Как пересчитать массу из ГОСТ на АД31
В ГОСТ 13621-90 теоретическая масса посчитана по номинальным размерам при плотности 2,85 г/см³ — это плотность высокопрочного сплава В95, а для других сплавов в приложении даны переводные коэффициенты. По той же схеме построены таблицы и для других прессованных профилей этой серии стандартов:
| Сплав | Коэффициент к массе из таблицы | Плотность для расчёта, г/см³ |
|---|---|---|
| АД31, АД31Е | 0,950 | 2,71 |
| АД33 | 0,951 | 2,71 |
| АД35 | 0,954 | 2,72 |
| АМг6 | 0,926 | 2,64 |
| Д16 | 0,976 | 2,78 |
Почти все складские профили — из АД31Т1, поэтому табличную массу из ГОСТ умножают на 0,95. Без этой поправки вес партии завышается на 5 %.
Формулы площади сечения
Если номера профиля нет, массу можно оценить по площади сечения без учёта скруглений:
| Профиль | Площадь, мм² | Обозначения |
|---|---|---|
| Швеллер | 2 × b × tп + (h − 2 × tп) × tс | b — ширина полки, h — высота стенки, tп — толщина полок, tс — толщина стенки |
| Двутавр | 2 × B × tп + (H − 2 × tп) × tс | B — ширина полки, H — высота |
| Тавр | b × tп + (h − tп) × tс | b — ширина полки, h — полная высота |
Масса метра в килограммах — площадь в мм², умноженная на плотность сплава и делённая на 1000. Для АД31 — умножить площадь на 2,71 и разделить на 1000.
Насколько точна формула
Сравним расчёт по формуле с площадью сечения из таблицы ГОСТ 13621-90 для двутавров:
| Профиль ГОСТ 13621-90 | Размеры H × B, стенка / полки, мм | Площадь по формуле, мм² | Площадь по ГОСТ, мм² | Формула меньше на |
|---|---|---|---|---|
| 430722 | 13 × 18, 1,5 / 1,5 | 69,0 | 69,9 | 1,3 % |
| 430010 | 20 × 30, 1,5 / 1,5 | 115,5 | 118,9 | 2,9 % |
| 430044 | 43 × 48, 2,5 / 2,5 | 335,0 | 340,4 | 1,6 % |
| 430047 | 43 × 68, 10 / 8 | 1358 | 1379,5 | 1,6 % |
Формула стабильно даёт на 1–3 % меньше: стандартные профили имеют галтели — скругления в местах перехода стенки в полки, где металла чуть больше. Для тавров картина та же: профиль 420621 по ГОСТ 13622-91 имеет площадь 355,9 мм², а формула даёт 352 мм². Для коммерческого расчёта такой точности достаточно, для точной массы берут таблицу стандарта или чертёж изготовителя.
Двутавр: масса складских размеров
| Двутавр АД31Т1, мм | Профиль по ГОСТ | Масса 1 м для АД31, кг |
|---|---|---|
| 13 × 18 × 1,5 | 430722 | 0,189 |
| 20 × 30 × 1,5 | 430010 | 0,322 |
| 43 × 68, стенка 10, полки 8 | 430047 | 3,734 |
| 8 × 25 × 1,5 | по формуле | около 0,22 |
| 40 × 53 × 1,5 | по формуле | около 0,58 |
| 49 × 36 × 2 | по формуле | около 0,63 |
Значения для профилей из ГОСТ — табличная масса, умноженная на 0,95. Для остальных — расчёт по формуле, реальная масса будет на 1–3 % больше.
Швеллер: масса складских размеров
В складских названиях швеллера размеры обычно идут так: полка × стенка × полка × толщина. Расчёт для АД31 при одинаковой толщине стенки и полок:
| Швеллер АД31Т1, мм | Площадь, мм² | Масса 1 м, кг | Хлыст 6 м, кг |
|---|---|---|---|
| 10 × 10 × 10 × 1,5 | 40,5 | 0,110 | 0,66 |
| 15 × 15 × 15 × 1,5 | 63,0 | 0,171 | 1,02 |
| 20 × 20 × 20 × 1,5 | 85,5 | 0,231 | 1,39 |
| 20 × 20 × 20 × 2 | 112 | 0,303 | 1,82 |
| 20 × 25 × 20 × 2 | 122 | 0,330 | 1,98 |
| 30 × 30 × 30 × 1,5 | 130,5 | 0,353 | 2,12 |
| 30 × 50 × 30 × 4 | 408 | 1,105 | 6,63 |
| 40 × 60 × 40 × 5 | 650 | 1,760 | 10,56 |
| 40 × 80 × 40 × 4 | 608 | 1,646 | 9,88 |
| 40 × 100 × 40 × 4 | 688 | 1,863 | 11,18 |
| 50 × 80 × 50 × 5 | 850 | 2,301 | 13,81 |
| 50 × 100 × 50 × 5 | 950 | 2,572 | 15,43 |
Тавр: масса складских размеров
| Тавр АД31Т1, мм | Площадь, мм² | Масса 1 м, кг | Хлыст 6 м, кг |
|---|---|---|---|
| 25 × 25 × 2 | 96 | 0,260 | 1,56 |
| 30 × 30 × 1,5 | 87,8 | 0,238 | 1,43 |
| 30 × 30 × 2 | 116 | 0,314 | 1,88 |
| 25 × 40 × 3 и 40 × 25 × 3 | 186 | 0,504 | 3,02 |
| 50 × 25 × 2 | 146 | 0,395 | 2,37 |
| 60 × 60 × 3 | 351 | 0,950 | 5,70 |
| 60 × 80 × 2 и 80 × 60 × 2 | 276 | 0,747 | 4,48 |
Тавры с переставленными размерами весят одинаково, если толщина полки и стенки одна: 25 × 40 × 3 и 40 × 25 × 3 различаются только тем, что считать полкой, а что стенкой. Для конструкции это разные профили, для веса — одинаковые.
Алюминиевый профиль или стальной
Плотность стали — 7,85 г/см³, сплава АД31 — около 2,71 г/см³. Поэтому алюминиевый швеллер или двутавр той же геометрии легче стального примерно в 2,9 раза. Но жёсткость алюминия примерно втрое ниже: модуль упругости алюминиевых сплавов около 70 ГПа против 200–210 ГПа у стали. Балка того же сечения из АД31 прогнётся под той же нагрузкой почти в три раза сильнее. Поэтому стальной профиль на алюминиевый меняют не по каталогу, а по расчёту — часто с увеличением высоты сечения.
Зато алюминиевый профиль не нужно красить: на воздухе он покрывается защитной оксидной плёнкой, хорошо анодируется, легко режется и сверлится, соединяется на болтах и заклёпках. Это делает его удобным для лёгких каркасов, рамок, направляющих и конструкций во влажных помещениях.
Расчёт партии
Пример. Для каркаса нужно 96 м швеллера 40 × 80 × 40 × 4 из АД31Т1. Это 16 хлыстов по 6 м. Масса метра по формуле — около 1,65 кг, с поправкой на галтели — около 1,68 кг. Масса партии — около 160 кг. Для сравнения, стальной профиль той же геометрии весил бы около 460 кг.
Как читать название профиля
- в названиях двутавров встречается и порядок «высота × ширина полки», и обратный — уточняйте по чертежу или номеру профиля;
- если в названии четыре числа, как «43 × 68 × 8 × 10», два последних — толщины стенки и полок, и важно понять, какая из них какая;
- у швеллера в складском названии часто повторяется ширина полки: «20 × 25 × 20 × 2» — полки 20 мм, стенка 25 мм, толщина 2 мм;
- для точного заказа лучше указывать номер профиля по ГОСТ или прикладывать эскиз сечения.
Масса других алюминиевых профилей — в статьях о весе алюминиевого уголка и о весе алюминиевой трубы.
Миф: для алюминиевого профиля достаточно взять массу из таблицы ГОСТ — она и есть вес детали. Таблицы прессованных профилей, например ГОСТ 13621-90, посчитаны для плотности 2,85 г/см³, то есть для сплава В95, а на складах почти весь профиль из АД31Т1. Табличную массу нужно умножить на коэффициент 0,95 из приложения к тем же стандартам. Без поправки заказ на тонну профиля «потеряет» около 50 кг в расчётах.
Частые вопросы
Сколько весит метр алюминиевого швеллера 20 × 20 × 20 × 2?
Из АД31Т1 — около 0,30 кг, хлыст 6 м — около 1,8 кг.
Как посчитать вес алюминиевого двутавра?
Площадь 2 × B × tп + (H − 2 × tп) × tс в мм² умножьте на плотность сплава и разделите на 1000. Формула даёт на 1–3 % меньше табличного значения из-за скруглений.
Какой коэффициент использовать для АД31Т1?
0,950 — на него умножают табличную массу прессованного профиля, посчитанную в стандарте для плотности 2,85 г/см³.
Сколько весит алюминиевый тавр 60 × 60 × 3?
Около 0,95 кг на метр, хлыст 6 м — около 5,7 кг.
Почему профиль на весах тяжелее расчёта по формуле?
Формула не учитывает галтели — скругления между стенкой и полками, где металла больше. Разница обычно 1–3 %.
Какой длины алюминиевый профиль на складе?
Обычно хлыстами по 6 м. Под заказ профиль режут в размер.
Профиль: массу алюминиевых швеллера, двутавра и тавра берут из ГОСТ 13623-90, 13621-90 и 13622-91 по номеру профиля и умножают на 0,95 для сплава АД31; без номера массу оценивают по площади — для швеллера и двутавра 2 × b × t + (h − 2t) × t, для тавра b × t + (h − t) × t; формула занижает массу на 1–3 % из-за галтелей; швеллер 20 × 20 × 20 × 2 весит около 0,3 кг на метр, тавр 60 × 60 × 3 — около 0,95 кг, двутавр 20 × 30 × 1,5 — около 0,32 кг.
Практика МТМ: на складе в Санкт-Петербурге — алюминиевый швеллер, двутавр и тавр из АД31Т1 хлыстами по 6 м. Режем профиль в размер на ленточнопильном станке, выполняем сверление и фрезерную обработку. Пришлите размеры и метраж — посчитаем вес и стоимость. Через форму на сайте или по телефону +7 (812) 409-45-58.
