Уголок или профильная труба: что прочнее и что выбрать
При той же массе профильная труба держит изгиб в полтора раза лучше уголка, а на кручение жёстче в десятки раз. Уголок проще варить и красить, он удобен как опора, рамка и обрамление.
Профильная труба прочнее уголка той же массы. Квадратная труба 50×50×3 на метр легче уголка 63×5, а момент сопротивления у неё в полтора раза больше. В «слабую» сторону она вдвое жёстче, а на кручение в десятки раз. Уголок выигрывает в другом. Его легче резать, варить и красить, внутри него ничего не гниёт, им удобно обрамлять проёмы и делать опоры под полки. Ниже цифры по ГОСТ 8509 и ГОСТ 30245 и разбор, где что ставить.
Сравнение при близкой массе
Сравнивать уголок и профильную трубу по размеру бессмысленно. Уголок 50×5 и труба 50×50×3 весят по-разному. Честно сравнивать при одинаковом весе метра, ведь за металл платят по тоннам. Справочные значения ниже взяты из таблиц ГОСТ 8509-93 и ГОСТ 30245-2003.
| Профиль | Масса 1 м, кг | I, см⁴ | W, см³ | I в слабую сторону, см⁴ |
|---|---|---|---|---|
| Уголок 50×5 | 3,77 | 11,20 | 3,13 | 4,63 |
| Труба 40×40×3 | 3,30 | 9,31 | 4,65 | 9,31 |
| Уголок 63×5 | 4,81 | 23,10 | 5,05 | 9,52 |
| Труба 50×50×3 | 4,25 | 19,45 | 7,78 | 19,45 |
| Уголок 75×6 | 6,89 | 46,57 | 8,57 | 19,28 |
| Труба 60×60×3 | 5,19 | 35,11 | 11,70 | 35,11 |
I — момент инерции, от него зависит прогиб. W — момент сопротивления, от него зависит, при какой нагрузке металл начнёт течь. Для уголка в таблице стоит W относительно оси, параллельной полке, по краю полки. В последней колонке у уголка момент инерции Iy0 относительно минимальной оси, она идёт по диагонали. У квадратной трубы все оси одинаковы.
Из таблицы видно три вещи.
- труба на 12–25 % легче уголка из своей пары, а W у неё больше в 1,4–1,5 раза;
- по прогибу относительно оси вдоль полки уголок в каждой паре жёстче на 20–30 %, но он тяжелее, и прогибается он при этом ещё и вбок, если его ничто не держит;
- в слабую сторону уголок слабее трубы своей пары в 1,8–2 раза, и при сжатии он теряет устойчивость именно туда.
Есть и то, чего таблица не показывает. Центр изгиба у уголка лежит в его вершине. Если нагрузку приложить к середине полки, уголок под ней ещё и закручивается. У трубы такого почти нет.
| Полка × полка × толщина, мм | Вес 1 м, кг | Метров в тонне | ≈ ₽ за метр |
|---|---|---|---|
| 50 × 50 × 5 | 3,768 | 265 | 264 |
| 63 × 63 × 5 | 4,813 | 208 | 322 |
| 75 × 75 × 6 | 6,866 | 146 | 671 |
Кручение
Здесь разница самая большая. Уголок открытый профиль, и на кручение он держит плохо. Труба замкнутая. Оценка по формулам сопротивления материалов даёт для трубы 40×40×3 жёсткость на кручение примерно в 40 раз выше, чем у уголка 50×5, хотя труба легче.
На практике это видно в рамах. Рама из уголка, особенно длинная и без раскосов, «пропеллерит»: тянешь за угол, и рама перекашивается. Рама ворот, прицепа или стола из трубы держит форму сама. Поэтому каркасы, где нагрузка приходит сбоку или неравномерно, делают из профильной трубы.
Сварка и обработка
Уголок проще для начинающего сварщика. Стенка горячекатаного уголка от 3 мм и толще, прожечь её трудно. Стык под 90° собирается без подгонки, полка сама даёт упор. Тонкостенная труба 1,5–2 мм прогорает электродом, на ней лучше работает полуавтомат. Торцы трубы в стыке под углом придётся резать на ус или подгонять.
Уголок хорошо крепить болтами к стене, к бетону, к другой конструкции: полка ровная и открытая с обеих сторон. К трубе болт ставят насквозь, и при затяжке тонкая стенка сминается. Там ставят втулку или накладку.
Коррозия внутри трубы
Главный минус трубы в том, что её не покрасить изнутри. Влага в трубу попадает через открытые торцы и конденсатом. Зимой вода внутри стойки замерзает и может разорвать шов. Поэтому торцы закрывают заглушками или заваривают, а в нижней точке стойки иногда сверлят дренажное отверстие. Уголок красится целиком, и ржавчину на нём видно сразу. Зато полкой вверх («корытом») он собирает воду, поэтому на улице его ставят так, чтобы вода стекала.
Где что применяют
Профильную трубу берут на каркасы навесов, ворот и калиток, теплиц, мебели, на рамы прицепов и площадок, стойки стеллажей, перила. Во всех этих случаях нагрузка сложная и важна жёсткость рамы. Сечения смотрите в разделе квадратных труб, ходовые размеры 40×40×3 и 50×50×3.
Уголок ставят на обрамление проёмов и люков, перемычки над окнами в кладке, закладные, опоры под полки и ступени, связи и раскосы ферм. Он нужен везде, где деталь крепят к стене или что-то кладут на полку. Типовой стеллаж собирают так: стойки из трубы 40×40, полки обрамляют уголком 32–40 мм, и фанера ложится на его полку. Уголки есть в разделе равнополочного уголка.
| Сечение × стенка, мм | Вес 1 м, кг | Метров в тонне | ≈ ₽ за метр |
|---|---|---|---|
| 40 × 40 × 3 | 3,303 | 303 | 205 |
| 50 × 50 × 3 | 4,245 | 236 | 271 |
| 60 × 60 × 3 | 5,187 | 193 | 326 |
Двутавр или профильная труба
Двутавр выгоден, когда нагрузка давит в одной плоскости и пролёт большой: балки перекрытия, монорельс, перемычки над широкими проёмами. Почти весь его металл стоит в полках, далеко от оси, а нагрузку сбоку и кручение он держит плохо. Профильная труба лучше на стойках, в рамах и там, где нагрузка меняет направление. Самый лёгкий двутавр в каталоге, 10Б1, весит 8,1 кг на метр. Для лёгких конструкций это много, им хватает уголка и трубы. Двутавры имеет смысл брать на пролёты от нескольких метров с серьёзной нагрузкой.
Что ставить в конкретную конструкцию, определяет расчёт. Цифры выше только помогают сравнить профили между собой. Массу и метраж под свою раму считают в калькуляторах уголка и профильной трубы, полные сортаменты лежат на страницах ГОСТ 8509 и ГОСТ 30245.
Частые вопросы
Что прочнее, уголок или профильная труба?
При одинаковой массе прочнее профильная труба. Момент сопротивления у неё в 1,4–1,5 раза выше, чем у уголка того же веса, а на кручение она жёстче в десятки раз.
Уголок или профильная труба для стеллажа?
Стойки лучше делать из трубы 40×40, она не скручивается и не уходит вбок. Под полки удобнее уголок, на его полку ложится фанера или лист.
Какой уголок заменит профильную трубу 40×40×3?
По моменту сопротивления к трубе 40×40×3 ближе всего уголок 63×5 (W 5,05 против 4,65 см³), но он тяжелее почти на полтора килограмма на метр. На кручение уголок трубу не заменит ни в каком размере.
Почему профильная труба ржавеет изнутри?
В неё попадает вода через торцы и от конденсата, а покрасить внутри нельзя. Торцы закрывают заглушками или заваривают, наружную поверхность грунтуют и красят.