ГОСТ 8240-97. Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент

Сортамент ГОСТ 8240-97 объединяет пять серий швеллеров и даёт для каждого профиля площадь сечения, массу 1 м, моменты инерции Ix и Iy, моменты сопротивления Wx и Wy, радиусы инерции, статический момент полусечения Sx и расстояние X0 от оси Y-Y до наружной грани стенки. Для специальных швеллеров серии С колонки Sx в таблице нет: статический момент полусечения для них стандарт не приводит.

Есть расхождение и в самой шапке: в таблице серии У радиус инерции относительно оси Y-Y подписан i0, а в таблицах серий П, Э, Л и С та же величина подписана iy. Это расхождение самого документа, значение при этом одно и то же.

Серии различаются формой сечения и наклоном внутренних граней полок. У серии У грани скошены, уклон должен быть от 4 % до 10 %, по соглашению сторон допускается не более 8 % при высоте до 300 мм и не более 5 % при высоте свыше 300 мм. У серий П, Э и Л грани полок параллельны. Серия Э экономичная: те же номера, что у П, но без профилей 16а и 18а. Серия Л лёгкая, у неё девять номеров, от 12 до 30.

Серия С стоит особняком: 17 специальных профилей, у части задан индивидуальный уклон полки, 6, 8 или 10 %, у остальных в таблице 5 на этом месте прочерк, то есть уклон не задан. Сечение серий У и С показано на рисунке 1 стандарта, серий П, Э и Л на рисунке 2. Выбор серии определяет не только массу при одинаковой высоте, но и форму калибра, поэтому профиль одного номера, но другой серии, в общем случае не подставить один вместо другого.

Масса швеллера в таблице не измерена, а вычислена: по пункту 2.3.1 площадь сечения и масса 1 м рассчитаны по номинальным размерам при плотности стали 7,85 г/см³. Отсюда правило проверки: масса 1 м в килограммах равна площади сечения в квадратных сантиметрах, умноженной на 0,785. Тем же приёмом удобно проверять чужие таблицы масс.

У одной и той же высоты профиля площадь сечения у разных серий отличается: меняются толщина стенки, толщина и ширина полки, а у серии У ещё и угол уклона граней. Поэтому швеллер № 20 серии У и швеллер № 20 серии Л при одинаковой высоте различаются массой 1 м не из-за округления, а из-за разной площади сечения.

Sx это статический момент полусечения относительно оси X-X, он приведён в таблицах 1-4 для серий У, П, Э и Л. Величина нужна в расчёте касательных напряжений при изгибе: момент инерции Ix описывает жёсткость сечения, а Sx участвует там, где проверяют стенку на срез, а не только на изгиб.

У специальных швеллеров серии С этой колонки в таблице 5 нет, поэтому проверку по касательным напряжениям для них по сортаментной таблице не сделать: величину придётся считать по геометрии сечения самостоятельно.

Пункт 2.3.2 говорит прямо: значения радиусов закругления и уклона внутренних граней полок используют для построения калибров, а на готовом профиле их не контролируют. Это не пробел контроля качества, а разделение задач: калибр прокатного стана должен иметь точную геометрию, а прокатанный швеллер при приёмке проверяют по другим параметрам.

При приёмке контролируют высоту, ширину полки, толщину стенки и полки, прогиб стенки и перекос полок, они собраны в таблицах 6 и 7. Размеры и геометрическую форму измеряют на расстоянии не менее 500 мм от торца, высоту в плоскости стенки, толщину стенки у торца профиля.

Предельное отклонение по массе составляет ±4 % для партии и ±6 % для отдельного швеллера. Отклонение считают как разность между фактической массой в состоянии поставки и массой, рассчитанной по данным таблиц 1-5, то есть по той самой таблице сортамента.

При расчёте массы партии к общему метражу швеллеров мерной или кратной мерной длины прибавляют половину суммы предельных отклонений по длине швеллеров партии. Иначе говоря, допуск по длине входит и в расчёт допустимой массы: чем больше в партии швеллеров с плюсовым отклонением по длине, тем шире законный коридор по массе.

Подпункт 2.4.2, введённый Изменением № 1, делит швеллеры по величине перекоса полок на три категории точности. Норма зависит от ширины полки: при ширине до 95 мм включительно перекос не должен превышать 0,9 мм для высокой категории, 1,0 мм для повышенной и 1,2 мм для обычной. При ширине свыше 95 мм норма растёт пропорционально ширине и задаётся коэффициентами 0,01b, 0,015b и 0,025b.

Эти категории собраны в отдельной таблице 7, введённой Изменением № 1, и заменяют прежнюю строку таблицы 6: до изменения перекос нормировался одной строкой, по интервалам ширины полки и без деления по категориям точности.

ГОСТ 8240-97 это чисто сортаментный документ: он описывает геометрию профиля и не называет ни одной марки стали. Материал и механические свойства швеллера задают другие стандарты, ГОСТ 535-2005 на сортовой и фасонный прокат из углеродистой стали обыкновенного качества и ГОСТ 19281-2014 на прокат повышенной прочности.

Поэтому в заказе и в документе о качестве сортамент и сталь указывают отдельно, а привычная фраза о том, что швеллер делают из Ст3, к самому 8240-97 отношения не имеет: это условие поставки, зафиксированное в другом документе, а не норма сортамента.

У ГОСТ 8240-97 три наслоения правок, и два из них меняют нормы. Первое это поправка, опубликованная в информационном указателе «Национальные стандарты» № 12-2004: она исправляет числа в трёх строках таблиц и формулировки пунктов 2.2, 2.4 и 2.7. Второе это Изменение № 1, принятое протоколом № 33 от 06.06.2008 и введённое в действие на территории России с 1 сентября 2012 года: оно меняет нормирование перекоса полок, вводит три категории точности и таблицу 7, правит примечания к таблице 6.

Из трёх исправлений поправки два реальны: у швеллера 8У статический момент полусечения должен быть 13,30 см³ вместо напечатанных 23,30, у швеллера 8П момент сопротивления Wy должен быть 5,31 см³ вместо напечатанных 3,31. Третья строка касается швеллера 26С и в опубликованном виде даёт одинаковое значение 1115,60 см⁴ в обеих графах, так что фактического исправления по нему не следует. Третья правка чисто библиографическая: поправка из ИУС № 10 за 2009 год исправляет запись группы ОКС. Кто считает по распечатке до 2012 года, рискует применить прежнюю норму перекоса полок вместо действующих трёх категорий.