Швеллер 50 мм

Швеллер 50 мм: технические характеристики, сортамент и применение в электротехнике и энергетике

Швеллер с высотой стенки 50 мм представляет собой стандартизированный металлический профиль П-образного сечения, широко используемый в строительных и монтажных конструкциях. В контексте электротехнической и энергетической отраслей его основное назначение – создание несущих каркасов, опор, кронштейнов и монтажных оснований для оборудования, кабельных трасс, шинопроводов и систем наружного освещения. Данный типоразмер балансирует между достаточной несущей способностью и умеренными габаритами, что делает его одним из наиболее востребованных в проектировании вспомогательных конструкций.

Сортамент и методы производства

Швеллер 50 мм изготавливается в соответствии с ГОСТ 8240-97 (стальные горячекатаные) и ГОСТ 8278-83 (гнутые равнополочные). Ключевое различие – в технологии производства и, как следствие, в точности геометрии, радиусах закруглений и механических свойствах.

• Горячекатаный швеллер (ГОСТ 8240-97): Производится методом горячей прокатки на сортовых станах. Имеет утолщения в зонах перехода от полки к стенке (закругления), повышенную жесткость и прочность. Склонен к наличию небольших отклонений геометрии (скручивание, искривление).
• Гнутый швеллер (ГОСТ 8278-83): Производится на профилегибочных станах из рулонной или листовой стали. Обладает точной геометрией, острыми углами (внутренний радиус закругления минимален). Механические характеристики несколько ниже, чем у горячекатаного аналога, но более предсказуемы.

Основные типоразмеры и теоретическая масса

Для горячекатаного швеллера №50 (высота 50 мм) стандарт предусматривает несколько вариантов по ширине полки и толщине стенки. Основные параметры сведены в таблицу.

Обозначение по ГОСТ 8240-97	Высота, h (мм)	Ширина полки, b (мм)	Толщина стенки, s (мм)	Толщина полки, t (мм)	Масса 1м, кг	Момент инерции, Jx (см⁴)
50П	50	32	4.4	7.0	4.84	22.8
50У	50	32	4.4	7.0	4.84	22.8
50Л	50	32	4.4	7.0	4.84	22.8
50	50	37	4.5	7.0	5.80	27.1

Примечание: Буквы П, У, Л обозначают точность прокатки (обычная, повышенная, специальная). Швеллер гнутый 50х50х3 мм (высота х ширина полки х толщина) имеет массу примерно 2.95 кг/м, а 50х50х4 мм – около 3.90 кг/м.

Материалы и защитные покрытия

Для электротехнических применений критически важна коррозионная стойкость, так как конструкции часто эксплуатируются в агрессивных средах (наружные установки, цеха).

• Углеродистая сталь обыкновенного качества (Ст3сп/пс): Базовая марка для горячекатаных профилей. Требует обязательной антикоррозионной защиты.
• Низколегированная сталь (09Г2С): Применяется для конструкций, работающих при низких температурах или с повышенными нагрузками.
• Оцинкованные покрытия: Наиболее распространенный метод защиты. Горячее цинкование обеспечивает долговечность конструкции на открытом воздухе до 25-30 лет без обслуживания. Для гнутых швеллеров часто используется предварительно оцинкованная сталь.
• Порошковая окраска: Применяется для декоративных целей и дополнительной защиты в интерьерах распределительных устройств, щитовых. Толщина покрытия 60-120 мкм.

Применение в электротехнике и энергетике

1. Кабельные конструкции

Швеллер 50 мм служит основным несущим элементом в составе консольных и стоечных опор для прокладки кабельных лотков и коробов на большой высоте или над проездами. Из него изготавливаются:

• Стойки и колонны для многоярусных кабельных эстакад.
• Консоли для крепления лотков к стенам или колоннам зданий.
• Рамы и каркасы для сборных кабельных этажерок внутри помещений.

2. Опорные конструкции для электрооборудования

Профиль используется для создания жестких монтажных оснований:

• Рамы для трансформаторов малой мощности, распределительных шкафов (ШР, ЩО), панелей.
• Кронштейны для настенного монтажа тяжелого оборудования (частотные преобразователи, большие автоматы).
• Каркасы для щитов управления и релейных отсеков.

3. Осветительные мачты и опоры

Швеллер 50х50 мм (чаще гнутый) применяется для сборки мачт наружного освещения производственных территорий, складов, автопарков. Из него свариваются многогранные конические или прямые опоры, к которым крепятся кронштейны с светильниками.

4. Шинопроводы и токопроводы

В качестве несущей конструкции для крепления изоляторов и силовых шин в токопроводах жесткой конструкции. Швеллер обеспечивает необходимую механическую прочность и устойчивость к электродинамическим усилиям при КЗ.

5. Заземляющие устройства

Горячекатаный швеллер может использоваться в качестве горизонтального заземлителя (полоса) в сложных грунтах, где требуется повышенная механическая прочность. Однако его эффективность ниже, чем у стандартной полосы при том же сечении из-за меньшей площади контакта с грунтом.

Расчетные параметры и нагрузочная способность

При проектировании конструкций на основе швеллера 50 мм инженеры оперируют следующими ключевыми геометрическими характеристиками:

• Момент сопротивления (W_x, W_y): Определяет способность профиля сопротивляться изгибу. Для швеллера 50П W_x ≈ 9.10 см³, W_y ≈ 2.18 см³.
• Момент инерции (J_x, J_y): Характеризует жесткость профиля. J_x для швеллера 50П составляет около 22.8 см⁴.
• Радиус инерции (i_x, i_y): Важен для расчета на устойчивость сжатых стержней. i_y (относительно слабой оси Y) у швеллера мал (около 1.0 см), что требует частого использования парных или решетчатых конструкций для повышения устойчивости.

Допустимая нагрузка на консоль из швеллера 50П длиной 1 м, закрепленную одним концом, при условии материала Ст3 и запасе прочности, составляет примерно 150-200 кгс в зависимости от точки приложения силы. Для точных расчетов необходимо использовать специализированное ПО или справочники, учитывающие схему нагружения, коэффициент запаса и динамические нагрузки.

Монтаж и обработка

Швеллер 50 мм хорошо поддается механической обработке: резке (абразивными дисками, ленточнопильными станками), сверлению, сварке. При монтаже электротехнических конструкций необходимо учитывать:

• Сварные соединения должны выполняться с предварительной зачисткой кромок. Для ответственных конструкций применяется дуговая сварка в среде защитных газов.
• Для болтовых соединений необходимо использовать крепеж соответствующего класса прочности (не ниже 5.6), с шайбами и гроверами для предотвращения самоотвинчивания от вибрации.
• При монтаже на бетонное основание используются анкерные болты, закладываемые в процессе бетонирования, или химические анкеры.
• Все острые кромки после резки должны быть зачищены для предотвращения повреждения кабелей при последующей прокладке.

Сравнение с альтернативными профилями

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как отличить горячекатаный швеллер от гнутого визуально?

Горячекатаный швеллер имеет плавные закругления в месте примыкания полки к стенке. Гнутый швеллер имеет четкий внутренний угол, часто с небольшим технологическим радиусом (1-2 мм). Толщина полок у горячекатаного может незначительно варьироваться по ширине, у гнутого – она постоянна.

Какой швеллер 50 мм лучше подходит для сварной рамы распределительного шкафа?

Для внутренних рам шкафов чаще используют гнутый оцинкованный швеллер 50х50х3 или 4 мм. Он обеспечивает точную геометрию, ровные поверхности для крепления панелей и имеет антикоррозионное покрытие. Для наружных шкафов или установок в агрессивных средах предпочтительнее рама из горячекатаного швеллера, прошедшего горячее цинкование после изготовления и сварки (с последующей обработкой сварных швов).

Как рассчитать максимальный вылет консоли из швеллера 50П для монтажа кабельного лотка весом 50 кг/м?

Расчет ведется на изгиб. Упрощенно: допустимый изгибающий момент M = W_x [σ], где [σ] – допустимое напряжение для стали (около 1600 кгс/см² для Ст3). M ≈ 9.10 см³ 1600 кгс/см² ≈ 14560 кгссм. Для консоли с равномерно распределенной нагрузкой q (50 кгс/м = 0.5 кгс/см) максимальная длина L = sqrt(2M / q) = sqrt(2*14560 / 0.5) ≈ 241 см. Это теоретический предел по прочности. На практике необходимо учитывать запас на динамические нагрузки, крепление, возможную коррозию и ограничить прогиб (жесткость). Реальная допустимая длина консоли составит 1.2-1.5 м.

Можно ли использовать швеллер 50 мм в качестве нулевой защитной шины (PEN-шины) в электроустановках?

Нет, это запрещено ПУЭ (п. 1.7.123, 1.7.126). В качестве PEN-проводника должны применяться проводники, предназначенные specifically для целей электропроводки (кабели, изолированные или голые шины). Швеллер не удовлетворяет требованиям по проводимости, маркировке, обеспечению надежного электрического контакта и безопасности. Его можно использовать только как несущую конструкцию, к которой крепится изолированная шина заземления.

Как правильно защитить от коррозии швеллерную конструкцию, которая будет установлена на улице?

Оптимальный метод – горячее цинкование готовой сварной конструкции. Альтернатива, менее долговечная, но применимая: дробеструйная очистка до Sa 2.5 с последующим нанесением комплексного лакокрасочного покрытия (грунт-эмаль по металлу в 2-3 слоя с общей толщиной сухого слоя не менее 120 мкм). Особое внимание следует уделить торцевым поверхностям и внутренним полостям.

Какой крепеж использовать для сборки каркаса из швеллера 50 мм без сварки?

Применяются фланцевые соединения на болтах через приварные торцевые пластины или стандартные монтажные угловые элементы (косынки) для металлопрофиля. Крепеж – высокопрочные болты класса 8.8 или 10.9 с контргайками или стопорными шайбами. Отверстия сверлятся точно в размер, без люфтов.