Три числа для трёх разных задач
Для С255 модуль упругости, плотность и прочностной класс нельзя подменять друг другом. Модуль E нужен для упругого перемещения, плотность ρ — для массы, а предел текучести — для характеристики пластического поведения. Согласно СП 16.13330.2017, приложению Б, в модели прокатной стали принимают E = 206 000 Н/мм² = 206 ГПа и ρ = 7850 кг/м³. Это нормативные физические характеристики для расчёта строительных конструкций, а не индивидуальные измерения каждой плавки С255.
Число 255 в обозначении не гарантирует 255 МПа для любого изделия. Условия подтверждаются ГОСТ 27772-2021, таблицами 4 и 5; официальная карточка помогает проверить документ и его поправки. Геометрия продукции и диапазон размера должны быть известны до выбора строки.
| С255: вид и диапазон | Минимальный предел текучести, МПа |
|---|---|
| Лист, 2,0–3,9 мм включительно, таблица 4 | 255 |
| Лист, 4,0–10,0 мм включительно, таблица 4 | 245 |
| Лист, свыше 10,0 до 20,0 мм включительно, таблица 4 | 245 |
| Лист, свыше 20,0 до 40,0 мм включительно, таблица 4 | 235 |
| Сортовой/фасонный, 4,0–10,0 мм включительно, таблица 5 | 255 |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Один МПа равен одному Н/мм². Минимум из таблицы является нормой испытания, а не допускаемым напряжением конструкции. Для расчёта сопротивления применяют соответствующие правила и коэффициенты. Фактический результат сертификата не заменяет эти правила.
Условный пример: прогиб балки
Рассмотрим шарнирно опёртую балку длиной L = 1000 мм с центральной силой F = 1000 Н. Примем прямоугольное сплошное сечение шириной b = 20 мм и высотой h = 40 мм; условно оно вырезано из листа толщиной 20 мм. Высота 40 мм направлена по изгибу. Для линейной упругой модели E = 206 000 Н/мм², момент инерции I = bh³/12 равен 106 666,667 мм⁴.
Прогиб середины δ = FL³/(48EI) составляет 0,948119 мм. Максимальный момент FL/4 равен 250 000 Н·мм. Момент сопротивления W = bh²/6 равен 5333,333 мм³, поэтому напряжение M/W равно 46,875 МПа. Собственная масса метрового участка по принятой плотности составляет 6,28 кг; в расчёте прогиба её нагрузка здесь исключена явно.
Что меняет ориентация сечения
Если повернуть тот же прямоугольник, получим b = 40 мм и h = 20 мм. Площадь и масса сохраняются, но I уменьшается до 26 666,667 мм⁴. При прежней силе прогиб увеличится в четыре раза, до 3,792476 мм. Таким образом, жёсткость балки зависит от EI: один и тот же материал и одна масса ещё не означают одинаковый прогиб.
Сопоставление расчётного напряжения с 245 МПа для указанного листа толщиной 20 мм демонстрирует выбор исходной строки. Оно не завершает расчёт балки: нужны ограничения прогиба, местная и общая устойчивость, опоры, соединения, действующие сочетания нагрузок и условия эксплуатации. Для тонких стенок и иных схем формула простого сплошного прямоугольника неприменима.
Как сохранить расчёт понятным
В исходных данных отдельно запишите E, плотность, источник прочностной нормы, вид продукта и его толщину. Укажите ориентацию сечения, схему опирания и исключённые нагрузки. Это позволит проверить результат после замены профиля или материала и не перепутать толщину исходного листа с высотой готовой балки. Числа с несколькими десятичными знаками здесь нужны для проверки арифметики; практическую точность определяют реальные размеры и расчётная модель.