Как рассчитать швеллер на прочность, прогиб и устойчивость в 2026 году?
σ = M / Wx ≤ Ry·γc, прогиб от нормативной нагрузки f = 5·q·L⁴ / (384·E·Ix) ≤ fu и общая устойчивость M / (φb·Wx·Ry·γc) ≤ 1. Геометрические характеристики Wx, Ix, Iy и Sx берутся из таблицы 1 ГОСТ 8240-97 для серии У от 5У до 40У, расчётное сопротивление Ry — из таблицы В.5 СП 16.13330.2017 с учётом толщины полки (240 МПа для С245, 320–340 МПа для С345). Изгибающий момент вычисляется с коэффициентом надёжности γf и собственным весом профиля, прогиб — без γf, а предельный прогиб интерполируется по таблице Д.1 СП 20.13330 между L/120 и L/300 в зависимости от пролёта. Коэффициент φb для швеллера принимается равным 0,7·φ1 по пункту Ж.7 приложения Ж в редакции, действующей в 2026 году, при наличии жёсткого настила проверка устойчивости не требуется. Итогом служит допустимая нормативная нагрузка и лимитирующая проверка. Почему швеллер теряет устойчивость раньше, чем прочность?
Швеллер имеет одну ось симметрии, и его центр изгиба лежит за стенкой, поэтому при нагрузке в плоскости стенки сечение стремится повернуться и выйти из плоскости изгиба. СП 16.13330.2017 учитывает это пунктом Ж.7: коэффициент устойчивости φb для швеллера равен 0,7 от значения φ1, вычисленного как для двутавра с теми же Ix, Iy и It.
Для незакреплённого 20У пролётом 4 м φb составляет около 0,34, то есть несущая способность падает почти втрое относительно проверки по σ = M/Wx. Жёсткий настил, приваренный к сжатому поясу, снимает проверку целиком (пункт 8.4.4), а связи через треть пролёта поднимают φb до значений 0,8–1,0.
Расчётные сопротивления стали швеллера по СП 16.13330
Расчётное сопротивление Ry зависит от класса стали и толщины полки, а не от номера профиля напрямую. Для фасонного проката таблица В.5 СП 16.13330.2017 даёт 240 МПа для С245 при толщине до 20 мм, 250 МПа для С255 при толщине до 10 мм и 240 МПа при 10–20 мм, 340 МПа для С345 до 10 мм и 320 МПа при 10–20 мм. У швеллеров 5У–24У полка тоньше 10 мм, у 27У–40У составляет 10,5–13,5 мм, поэтому переход на С345 для крупных номеров даёт меньший выигрыш. Расчётное сопротивление сдвигу принимается Rs = 0,58·Ry, модуль упругости E = 206 000 МПа.