Швеллеры размеры: размеры, вес, цена или как выбрать подходящий профиль

Содержание

Швеллер ГОСТ 8240-89 (-97). Швеллер размеры и цены

Швеллер – востребованный продукт металлопроката, прочный, но легкий профиль, который в состоянии выдержать значительные поперечные нагрузки. Большое разнообразие профилей и доступная стоимость принесла швеллеру популярность – существует несколько десятков типоразмеров (номеров). Широко используется в частном строительстве, при возведении масштабных объектов, при создании тоннелей, мостов и т.д.

Характеристика

Каждая разновидность изделия обладает своими свойствами, имеет собственную сферу применения. Вот основная информация по металлопрокату:

  1. Изготавливается  из стали, полки могут быть с уклоном или  перпендикулярными основанию.
  2. По  точности прокатки профиль представлен двумя категориями —  А (высокая точность деталей) и В (обычная точность).

У материала категории А  имеются номера, которые равны расстоянию между полками.

Разновидности швеллера:

  • гнутые неравнополочные;
  • специальные;
  • горячекатаные;
  • гнутые равнополочные.

Гнутые швеллера равнополочные изготавливаются на специальных станках из листов стали нужной толщины. Высота таких изделий может колебаться от 5 до 40 см, а ширина от 32 до 115 мм.

Неравнополочные швеллера могут изготавливаться, как горячекатаным методом, так и холоднокатаным. Они обладают аналогичными характеристиками, имеют тот же ГОСТ и параметры.

Согласно стандартам, максимальная длина швеллера 12 метров, но на рынке металлопроката имеются и более длинные изделия.

По форме швеллер делится на несколько категорий:

  • П-образные – полки перпендикулярны основанию.
  • Л – легкие изделия.
  • У-образные – имеется уклон внутренних полок.
  • Э  – продукт экономичной категории, полки расположены параллельно.
  • С – швеллеры специального назначения.

Покупая швеллер размеры – это один самых важных показателей, который нужно учитывать. Рассмотрим величины, характеризующие материал:

  • h – высота изделия;
  • t – толщина полки;
  • b – ширина;
  • s – толщина стенки;
  • f – уровень прогиба стенки по высоте профиля.

Стандарты производства швеллера:

  • Стальной горячекатный швеллер ГОСТ 8240-89, 8240-97
  • Гнутый равнополочный швеллер ГОСТ 8278-83
  • Гнутый неравнополочный швеллер ГОСТ 8281-80
  • Стальной специальный швеллер ГОСТ 19425-74

Какой выбрать?

При возведении легких зданий небольших размеров можно воспользоваться недорогим вариантом швеллера из алюминия, с небольшим уровнем прочности. В случае строительства масштабного сооружения требуется выбрать профили с наибольшими показателями прочности, изготовленные из стали.

Швеллер стальной горячекатанный. Швеллер гнутый. ГОСТ 8240-89, 19425-74, 8278-75, 8281-80 Челябинск

    Швеллеры подразделяются на:
•   стальные горячекатанные. ГОСТ 8240-89;
•   стальные специальные. ГОСТ 19425-74;
•   стальные гнутые равнополочные. ГОСТ 8278-75;
•   стальные гнутые неравнополочные. ГОСТ 8281-80.
    Швеллеры стальные горячекатанные (гост 8240-89), в свою очередь, делятся на:
•   с уклоном внутренних граней полок;
•   с параллельными гранями полок.

Сечение швеллера с уклоном внутренних граней полок, с параллельными гранями полок:

 

Размеры и вес швеллера горячекатанного. ГОСТ 8240-89

№ швеллера h, мм b, мм s, мм t, мм Масса 1 м, кг Метров в тонне
Швеллер с уклоном граней
5 50 32 4,4 7,0 4,84 206,6
6,5 65 36 4,4 7,2 5,9 169,5
8 80 40 4,5
7,4
7,05 141,84
10 100 46 4,5 7,6 8,59 116,4
12 120 52 4,8 7,8 10,4 96,154
14 140
58
4,9 8,1 12,3 81,3
16 160 64 5,0 8,4 14,2 70,42
18 180 70 5,1 8,7 16,3 61,35
20
200 76 5,2 9,0 18,4 54,35
22 220 82 5,4 9,5 21,0 47,62
24 240 90 5,6 10,0 24,0 41,67
27 270 95 6,0 10,5 27,7 36,1
30 300 100 6,5 11,0 31,8 31,447
40 400 115 8,0 13,5 48,3 20,7
Швеллер с параллельными гранями
50 32 4,4 7,0 4,84 206,6
6,5П 65 36 4,4 7,2 5,9 169,5
80 40 4,5 7,4 7,05 141,84
10П 100 46 4,5 7,6 8,59 116,4
12П 120 52 4,8 7,8 10,4 96,154
14П 140 58 4,9 8,1 12,3 81,3
16П 160 64 5,0 8,4 14,2 70,42
18П 180 70 5,1 8,7 16,3 61,35
20П 200 76 5,2 9,0 18,4 54,35
22П 220 82 5,4 9,5 21,0 47,62
24П 240 90 5,6 10,0 24,0 41,67
27П 270 95 6,0 10,5 27,7 36,1
30П 300 100 6,5 11,0 31,8 31,447
40П 400 115 8,0 13,5 48,3 20,7

Размеры и вес швеллера гнутого, равнополочного. ГОСТ 8278-75.

h, мм b, мм s, мм R (не более), мм Масса 1 м, кг
80 40 3 7 3,45
80 60 3 7 4,4
80 60 4 10 5,7
80 80 4 10 6,96
100 50 3 7 4,4
100 50 4 10 5,7
100 60 3 7 4,87
100 60 4 10 6,33
120 60 4 10 6,96
120 60 5 12 8,54
140 60 4 10 7,59
140 60 5 12 9,32
160 80 4 10 9,47
160 80 5 12 11,68
180 70 5 12 11,68
180 70 6 14 13,82
200 80 4 10 10,75
200 80 5 12 13,25
200 80 6 14 15,7
200 100 5 12 14,82
200 100 6 14 17,59
250 60 5 12 13,64
250 60 6 14 16,17
250 90 8 20 24,71
250 125 6 14 22,3
300 80 6 14 20,41

Теги: швеллер горячекатанный, швеллер гнутый, гост, размер, вес.

Он-лайн консультация

Телефон/факс:
(351)261-51-84

Телефоны:
(351)261-43-54
(351)260-40-83

Швеллер горячекатанный ГОСТ 8240-97

Вы можете получить всю необходимую техническую информацию об интересующей Вас металлопродукции из содержания самого ГОСТа.

Мы постарались сделать справочник ГОСТов удобным в работе. Вы можете заказать металлопродукцию либо просто посмотреть цены и наличие прямо из справочника.

Если у Вас возникнут вопросы, то наши менеджеры с удовольствием ответят на них.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Технические условия

Hot-rolled steel channels
Assortment

ГОСТ 8240-97
МКС 77.140.70
Группа: В22
ОКП 29 2500
Дата введения: 2002-01-01
1. Предисловие 1. РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 327, Украинским государственным научно-исследовательским институтом металлов.
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации.

2. ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 11 от 23 апреля 1997 г.)
За принятие проголосовали:

Наименование государства Наименование национального органа по стандартизации
Азербайджанская Республика Азгосстандарт
Республика Армения Армгосстандарт
Республика Беларусь Госстандарт Республики Беларусь
Грузия Грузстандарт
Республика Казахстан Госстандарт Республики Казахстан
Республика Молдова Молдовастандарт
Российская Федерация Госстандарт России
Республика Таджикистан Таджикстандарт
Туркменистан Главгосслужба Туркменстандартлары
Украина Госстандарт Украины
3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 5 апреля 2001 г. N 166-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8240-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2002 г.

4. ВЗАМЕН ГОСТ 8240-89

2. Основные параметры и размеры 2.1 По форме и размерам швеллеры изготовляют следующих серий:
У — с уклоном внутренних граней полок;
П — с параллельными гранями полок;
Э — экономичные с параллельными гранями полок;
Л — легкой серии с параллельными гранями полок;
С — специальные.
Условные обозначения величин, характеризующих свойства швеллера:

2.2 Поперечное сечение швеллеров серий У, С должно соответствовать приведенному на рисунке 1, серий П, Э, Л — на рисунке 2.

Чертеж 1
Чертеж 2

2.3 Размеры швеллеров, площадь поперечного сечения, масса 1 м и справочные значения для осей должны соответствовать приведенным в таблицах 1- 5.

Таблица 1 — Швеллеры с уклоном внутренних граней полок
Номер швеллера серии У h b s t R r Площадь поперечного
сечения F см2
Масса 1 м, кг Справочные значения для осей X0 ,
см
не более X-X X-Y
мм Lx . см4 Wx . см3 ix . см Sx . см3 Ly . см4 Wy . см3 i0 . см
50 32 4,4 7,0 6,0 2,5 6,16 4,84 22,8 9,1 1,92 5,59 5,61 2,75 0,95 1,16
6,5У 65 36 4,4 7,2 6,0 2,5 7,51 5,90 48,6 15,0 2,54 9,00 8,70 3,68 1,08 1,24
80 40 4,5 7,4 6,5 2,5 8,98 7,05 89,4 22,4 3,16 23,30 12,80 4,75 1,19 1,31
10У 100 46 4,5 7,6 7,0 3,0 10,90 8,59 174,0 34,8 3,99 20,40 20,40 6,46 1,37 1,44
12У 120 52 4,8 7,8 7,5 3,0 13,30 10,40 304,0 50,6 4,78 29,60 31,20 8,52 1,53 1,54
14У 140 58 4,9 8,1 8,0 3,0 15,60 12,30 491,0 70,2 5,60 40,80 45,40 11,00 1,70 1,67
16У 160 64 5,0 8,4 8,5 3,5 18,10 14,20 747,0 93,4 6,42 54,10 63,30 13,80 1,87 1,80
16У 160 68 5,0 9,0 8,5 3,5 19,50 15,30 823,0 103,0 6,49 59,40 78,80 16,40 2,01 2,00
18У 180 70 5,1 8,7 9,0 3,5 20,70 16,30 1090,0 121,0 7,24 69,80 86,00 17,00 2,04 1,94
18У 180 74 5,1 9,3 9,0 3,5 22,20 17,40 1190,0 132,0 7,32 76,10 105,00 20,00 2,18 2,13
20У 200 76 5,2 9,0 9,5 4,0 23,40 18,40 1520,0 152,0 8,07 87,80 113,00 20,50 2,20 2,07
22У 220 82 5,4 9,5 10,0 4,0 26,70 21,00 2110,0 192,0 8,89 110,00 151,00 25,10 2,37 2,21
24У 240 90 5,6 10,0 10,5 4,0 30,60 24,00 2900,0 242,0 9,73 139,00 208,00 31,60 2,60 2,42
27У 270 95 6,0 10,5 11,0 4,5 35,20 27,70 4160,0 308,0 10,90 178,00 262,00 37,30 2,73 2,47
30У 300 100 6,5 11,0 12,0 5,0 40,50 31,80 5810,0 387,0 12,00 224,00 327,00 43,60 2,84 2,52
33У 330 105 7,0 11,7 13,0 5,0 46,50 36,50 7980,0 484,0 13,10 281,00 410,00 51,80 2,97 2,59
36У 360 110 7,5 12,6 14,0 6,0 53,40 41,90 10820,0 601,0 14,20 350,00 513,00 61,70 3,10 2,68
40У 400 115 8,0 13,5 15,0 6,0 61,50 48,30 15220,0 761,0 15,70 444,00 642,00 73,40 3,23 2,75
Таблица 2 — Швеллеры с параллельными гранями полок
Номер швеллера серии П h b s t R r Площадь поперечного
сечения F см2
Масса 1 м, кг Справочные значения для осей X0 ,
см
не более X-X X-Y
мм Lx . см4 Wx . см3 ix . см Sx . см3 Ly . см4 Wy . см3 iy . см
50 32 4,4 7,0 6,0 3,5 6,16 4,84 22,8 9,1 1,92 5,61 5,95 2,99 0,98 1,21
6,5П 65 36 4,4 7,2 6,0 3,5 7,51 5,90 48,8 15,0 2,55 9,02 9,35 4,06 1,12 1,29
80 40 4,5 7,4 6,5 3,5 8,98 7,05 89,8 22,5 3,16 13,30 13,90 3,31 1,24 1,38
10П 100 46 4,5 7,6 7,0 4,0 10,90 8,59 175,0 34,9 3,99 20,50 22,60 7,37 1,44 1,53
12П 120 52 4,8 7,8 7,5 4,5 13,30 10,40 305,0 50,8 4,79 29,70 34,90 9,84 1,62 1,66
14П 140 58 4,9 8,1 8,0 4,5 15,60 12,30 493,0 70,4 5,61 40,90 51,50 12,90 1,81 1,82
16П 160 64 5,0 8,4 8,5 5,0 18,10 14,20 750,0 93,8 6,44 54,30 72,80 16,40 2,00 1,97
16П 160 68 5,0 9,0 8,5 5,0 19,50 15,30 827,0 103,0 6,51 59,50 90,50 19,60 2,15 2,19
18П 180 70 5,1 8,7 9,0 5,0 20,70 16,30 1090,0 121,0 7,26 70,00 100,00 20,60 2,20 2,14
18П 180 74 5,1 9,3 9,0 5,0 22,20 17,40 1200,0 133,0 7,34 76,30 123,00 24,30 2,35 2,36
20П 200 76 5,2 9,0 9,5 5,5 23,40 18,40 1530,0 153,0 8,08 88,00 134,00 25,20 2,39 2,30
22П 220 82 5,4 9,5 10,0 6,0 26,70 21,00 2120,0 193,0 8,90 111,00 178,00 31,00 2,58 2,47
24П 240 90 5,6 10,0 10,5 6,0 30,60 24,00 2910,0 243,0 9,75 139,00 248,00 39,50 2,85 2,72
27П 270 95 6,0 10,5 11,0 6,5 35,20 27,70 4180,0 310,0 10,90 178,00 314,00 46,70 2,99 2,78
30П 300 100 6,5 11,0 12,0 7,0 40,50 31,80 5830,0 389,0 12,00 224,00 393,00 54,80 3,12 2,83
33П 330 105 7,0 11,7 13,0 7,5 46,50 36,50 8010,0 486,0 13,10 281,00 491,00 64,60 3,25 2,90
36П 360 110 7,5 12,6 14,0 8,5 53,40 41,90 10850,0 603,0 14,30 350,00 611,00 76,30 3,38 2,99
40П 400 115 8,0 13,5 15,0 9,0 61,50 48,30 15260,0 763,0 15,80 445,00 760,00 89,90 3,51 3,05
Таблица 3 — Швеллеры экономичные с параллельными гранями полок
Номер швеллера серии Э h b s t R r Площадь поперечного
сечения F см2
Масса 1 м, кг Справочные значения для осей X0 ,
см
не более X-X X-Y
мм Lx . см4 Wx . см3 ix . см Sx . см3 Ly . см4 Wy . см3 iy . см
50 32 4,2 7,0 6,5 2,5 6,10 4,79 22,9 9,17 1,94 5,62 6,02 3,05 0,993 1,23
6,5Э 65 36 4,2 7,2 6,5 2,5 7,41 5,82 48,9 15,05 2,57 9,02 9,42 4,13 1,127 1,32
80 40 4,2 7,4 7,5 2,5 8,82 6,92 90,0 22,50 3,19 13,31 13,93 5,38 1,257 1,41
10Э 100 46 4,2 7,6 9,0 3,0 10,79 8,47 175,9 35,17 4,04 20,55 22,68 7,47 1,450 1,56
12Э 120 52 4,5 7,8 9,5 3,0 13,09 10,24 307,0 51,17 4,84 29,75 35,12 10,03 1,638 1,70
14Э 140 58 4,6 8,1 10,0 3,0 15,41 12,15 495,7 70,81 5,67 40,96 51,76 13,13 1,833 1,86
16Э 160 64 4,7 8,4 11,0 3,5 17,85 14,01 755,5 94,43 6,50 54,41 73,17 16,70 2,024 2,02
18Э 180 70 4,8 8,7 11,5 3,5 20,40 16,01 1097,9 121,99 7,34 70,05 100,51 20,87 2,219 2,18
20Э 200 76 4,9 9,0 12,0 4,0 23,02 18,07 1537,1 153,71 8,17 88,03 134,07 25,54 2,413 2,35
22Э 220 82 5,1 9,5 13,0 4,0 26,36 20,69 2134,2 194,02 9,00 111,00 179,05 31,54 2,606 2,52
24Э 240 90 5,3 10,0 13,0 4,0 30,19 23,69 2927,0 243,92 9,85 139,08 249,03 40,07 2,872 2,78
27Э 270 95 5,8 10,5 13,0 4,5 34,87 27,37 4200,2 311,12 10,97 178,25 316,24 47,43 3,011 2,83
30Э 300 100 6,3 11,0 13,0 5,0 39,94 31,35 5837,1 389,14 12,09 224,00 395,57 55,58 3,147 2,88
33Э 330 105 6,9 11,7 13,0 5,0 46,15 36,14 8021,8 488,17 13,18 281,23 497,02 65,78 3,282 2,94
36Э 360 110 7,4 12,6 14,0 6,0 52,90 41,53 10864,5 603,58 14,33 350,05 618,92 77,76 3,420 3,04
40Э 400 115 7,9 13,5 15,5 6,0 61,11 47,97 15307,9 765,40 15,83 445,41 770,89 91,80 3,552 3,10
Таблица 4 — Швеллеры легкой серии с параллельными гранями полок
Номер швеллера серии Л h b s t R r Площадь поперечного
сечения F см2
Масса 1 м, кг Справочные значения для осей X0 ,
см
не более X-X X-Y
мм Lx . см4 Wx . см3 ix . см Sx . см3 Ly . см4 Wy . см3 iy . см
12Л 120 30 3,0 4,8 7 6,39 5,02 135,26 22,54 4,60 13,43 5,02 2,24 0,89 0,76
14Л 140 32 3,2 5,6 7 7,57 5,94 212,94 30,42 5,31 18,23 6,55 2,70 0,93 0,78
16Л 160 35 3,4 5,3 8 9,04 7,10 331,96 41,49 6,06 24,84 9,23 3,46 1,01 0,83
18Л 180 40 3,6 5,6 8 10,81 8,49 503,87 55,98 6,83 33,49 14,64 4,10 1,16 0,94
20Л 200 45 3,8 6,0 9 12,89 10,12 748,17 74,82 7,62 44,59 22,37 6,51 1,32 1,06
22Л 220 50 4,0 6,4 10 15,11 11,86 1070,97 97,36 8,42 57,82 32,85 8,61 1,47 1,19
24Л 240 55 4,2 6,8 10 17,41 13,66 1476,39 123,03 9,21 72,90 46,25 11,04 1,63 1,31
27Л 270 60 4,5 7,3 11 20,77 16,30 2218,16 164,31 10,33 97,48 65,10 14,17 1,77 1,40
30Л 300 65 4,8 7,8 11 24,30 19,07 3186,74 212,45 11,45 126,24 89,08 17,84 1,91 1,51
Таблица 5 — Швеллеры специальные
Номер швеллера серии C h b s t R r Уклон полок, % Площадь поперечного
сечения F см2
Масса 1 м, кг Справочные значения для осей X0 ,
см
не более X-X X-Y
мм Lx . см4 Wx . см3 ix . см Ly . см4 Wy . см3 iy . см
8C 80 45 5,5 9,0 9,0 1,5 6 11,80 9,26 115,82 28,95 3,13 22,24 7,63 1,38 1,57
14C 140 58 6,0 9,5 9,5 4,75 18,51 14,53 563,70 80,50 5,52 53,20 13,01 1,70 1,71
14Са 140 60 8,0 9,5 9,5 5,0 10 21,30 16,72 609,10 87,01 5,35 61,02 14,09 1,69 1,67
16C 160 63 6,5 10,0 10,0 5,0 21,95 17,53 866,20 108,30 6,28 73,30 16,30 1,83 1,80
16Са 160 65 8,5 10,0 10,0 5,0 25,15 19,74 934,50 116,80 6,10 83,40 17,55 1,82 1,75
18C 180 68 7,0 10,5 10,5 5,3 25,70 20,20 1272,00 141,00 7,04 98,50 20,10 1,96 1,88
18Са 180 70 9,0 10,5 10,5 5,3 29,30 23,00 1370,00 152,00 6,84 111,00 21,30 1,95 1,84
18Сб 180 100 8,0 10,5 10,5 5,0 6 34,04 26,72 1791,01 199,00 7,25 305,48 43,58 3,00 2,99
20C 200 73 7,0 11,0 11,0 5,5 10 28,83 22,63 1780,37 178,04 7,86 128,04 24,19 2,1 2,02
20Са 200 75 9,0 11,0 11,0 5,5 10 32,83 25,77 1913,71 191,37 7,64 143,63 25,88 2,09 1,95
20Сб 200 100 8,0 11,0 11,0 5,5 6 36,58 28,71 2360,88 236,09 8,03 327,23 46,30 2,99 2,93
24C 240 85 9,5 14,0 14,0 7,0 44,46 34,90 3841,35 320,11 9,29 268,89 43,70 2,46 2,35
26C 260 65 10,0 16,0 15,0 3,0 44,09 34,61 4088,00 314,50 9,63 1115,60 171,60 5,03 3,91
26Са 260 90 10,0 15,0 15,0 7,5 8 50,60 39,72 5130,83 394,68 10,07 343,15 52,62 2,60 2,48
30C 300 85 7,5 13,5 13,5 7,0 10 43,88 34,44 6045,43 403,03 11,74 260,74 41,41 2,44 2,20
30Са 300 87 9,5 13,5 13,5 7,0 10 49,88 39,15 6495,43 433,03 11,41 288,78 43,93 2,41 2,13
30Сб 300 89 11,5 13,5 13,5 7,0 10 55,88 43,86 6945,43 463,03 11,15 315,35 46,29 2,38 2,09


2.3.1 Площадь поперечного сечения и масса 1 м швеллера вычислены по номинальным размерам, плотность стали принята равной 7,85 г/см3.

2.3.2 Значения радиусов закругления, уклона внутренних граней полок, указанных на рисунках 1 и 2 и приведенных в таблицах 1- 5, используют для построения калибров и на профиле не контролируют.

2.4 Форма швеллера и предельные отклонения по размерам должны соответствовать приведенным на рисунке 3 и в таблице 6.

Таблица 6 — Предельные отклонения параметров | размеры в миллиметрах
Параметр Интервал значений параметра Предельное отклонение
Высота
До 80 включ. +1,5
Св. 80 » 200 « +2,0
» 200 » 400 « +3,0
Ширина полки
До 40 включ +1,5
Св. 40 » 89 « +2,0
» 89 +3,0
Толщина полки
До 10 включ -0,5
Св. 10 » 11 « -0,8
» 11 -1,0
Толщина стенки
До 5,1 включ. +0,5
Св. 5,1 » 6,0 « +0,6
» 6,0 +0,7
Перекос полки    при ширине полки   , не более До 95 включ. 1,0
Св. 95 0,015b
Прогиб стенки  по высоте   сечения профиля, не более До 100 включ. 0,5
Св. 100 » 200 « 1,0
» 200 » 400 « 1,5
Примечания:
1 Для швеллеров серии Л прогиб стенки не должен превышать 0,15S.
2 Для швеллеров серий У и П предельные отклонения по толщине стенки не контролируют.
3 Перекос полки    и прогиб стенки  швеллера измеряют, как показано на рисунке 3.
Чертеж 3


2.4.1 Уклон внутренних граней полок швеллеров серии У должен быть в пределах от 4% до 10%.
По соглашению потребителя с изготовителем уклон внутренних граней полок не должен превышать 8% при 300 мм и 5% при 300 мм.

2.5 Притупление прямых углов швеллеров до N 20 не должно превышать 2,5 мм, свыше N 20-3,5 мм. Притупление внешних углов не контролируют.

2.6 Швеллеры изготовляют длиной от 2 до 12 м, по соглашению потребителя с изготовителем — длиной свыше 12 м:
— мерной длины;
— мерной длины с немерной в количестве не более 5% массы партии;
— кратной мерной длины;
— кратной мерной длины с немерной в количестве не более 5% массы партии;
— немерной длины;
— ограниченной длины в пределах немерной.

2.7 Предельные отклонения по длине швеллеров мерной и кратной мерной длины не должны превышать:
при длине от 2 до 8 м включ. — до +40 мм;
» » св. 8 м — до + [40 + 5(- 8)] мм, но не более 100 мм, где- длина швеллера, м.

2.8 Швеллеры должны быть обрезаны. Косина реза не должна выводить длину швеллеров за предельные отклонения по длине.
Длина отдельного швеллера — это наибольшая длина условно вырезанной штанги с торцами, перпендикулярными к продольной оси.

2.9 Кривизна швеллера в горизонтальной и вертикальной плоскостях не должна превышать 0,2% длины;
по соглашению изготовителя с потребителем — до 0,15% длины.

2.10 Предельные отклонения по массе не должны превышать +4% для партии и +6% для отдельного швеллера. Отклонение от массы — это разность между фактической массой в состоянии поставки и рассчитанной по данным таблиц 1- 5. При расчете массы партии к метражу швеллеров мерной или кратной мерной длины прибавляют 0,5 от суммы предельных отклонений по длине швеллеров в партии.

2.11 Размеры и геометрическую форму швеллера контролируют на расстоянии не менее 500 мм от торца. Высоту швеллера контролируют в плоскости стенки, толщину стенки — у торца профиля.

3. Информационные данные Текст документа сверен по:
официальное издание М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

ГОСТ 8240-97 Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент
Постановление Госстандарта России от 5.4.2001 N 166-ст
ГОСТ от 5.4.2001 N 8240-97

Госстандарт России

Действующий
Дата начала действия: 1.1.2002

Опубликован: официальное издание, М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 год.

Швеллеры стальные горячекатаные ГОСТ 8240-97 | ЗАО «Ижторгметалл»

Область применения.

Стандарт устанавливает сортамент стальных горячекатаных швеллеров общего и специального назначения высотой от 50 до 400 мм и шириной полок от32до 115мм.

Классификация.

По форме и размерам швеллеры изготовляют следующих серий:

У – с уклоном внутренних граней полок;

П — с параллельными гранями полок;

Э — экономичные с параллельными гранями полок;

Л — легкой серии с параллельными гранями полок;

С — специальные.

Номинальные размеры швеллера и масса 1 м

Номер швеллера

Размеры, мм

Масса 1 м, кг

h

Ь

s

t

Серия У

50

32

4,4

7,0

4,84

6,5У

65

36

4,4

7,2

5,90

80

40

4,5

7,4

7,05

10У

100

46

4,5

7,6

8,59

12У

120

52

4,8

7,8

10,40

14У

140

58

4,9

8,1

12,3

16У

160

64

5,0

8,4

14,2

16аУ

160

68

5,0

9,0

15,30

18У

180

70

5,1

8,7

16,3

18аУ

180

74

5,1

9,3

17,4

20У

200

76

5,2

9,0

18,40

22У

220

82

5,4

9,5

21,0

24У

240

90

5,6

10,0

24,0

27У

270

95

6,0

10,5

27,7

30У

300

100

6,5

11,0

31,80

ЗЗУ

330

105

7,0

11,7

36,5

36У

360

110

7,5

12,6

41,9

40У

400

115

8,0

13,5

48,3

Серия П

50

32

4,4

7,0

4,84

6,5П

65

36

4,4

7,2

5,90

80

40

4,5

7,4

7,05

10П

100

46

4,5

7,6

8,59

12П

120

52

4,8

7,8

10,40

14П

140

58

4,9

8,1

12,30

16П

160

64

5,0

8,4

14,20

16аП

160

68

5,0

9,0

15,30

18П

180

70

5,1

8,7

16,30

18аП

180

74

5,1

9,3

17,40

20 П

200

76

5,2

9,0

18,40

22 П

220

82

5,4

9,5

21,00

24 П

240

90

5,6

10,0

24,00

27 П

270

95

6,0

10,5

27,70

30 П

300

100

6,5

11,0

31,80

ЗЗ П

330

105

7,0

11,7

36,50

36 П

360

110

7,5

12,6

41,90

40 П

400

115

8,0

13,5

48,30

Предельные отклонения по массе не должны превышать ± 4,5% для партии и ± 6% для отдельного швеллера.

Отклонение от массы — это разность между фактической массой в состоянии поставки и рассчитанной по данным таблиц.

Швеллеры изготовляют длиной от2 до 12 м:

· мерной длины;

· мерной длины с немерной в количестве не более 5% массы партии;

· кратной мерной длины;

· кратной мерной длины с немерной в количестве не более 5% массы партии;

· немерной длины;

· ограниченной длины в пределах немерной.

Назад в раздел

Швеллер | ГОСТ 8240-97 | Ст3 | 09Г2С

В таблице приведены справочные величины веса погонного метра для швеллеров горячекатаных с параллельными гранями или уклоном граней полок рядовой серии, рассчитанные по номинальным размерам, без учета допусков по толщине, ширине, длине и уклону полки. Плотность стали принята 7,85г/см3. Отклонения фактического веса погонного метра от расчетных значений в соответствии с ГОСТ 8240-97 не должны превышать 6%. Однако, учитывая допуски по предельным отклонениям в сумме, отклонение веса метра может достигать 7-8%.

В соответствии с ГОСТ 8240-97 швеллеры горячекатаные производят нескольких типов:

У — С уклоном внутренних граней полок
П — С параллельными гранями полок
Э — Экономичные с параллельными гранями полок
Л — Легкой серии с параллельными гранями полок
С — Специальные

Кроме того, некоторые швеллеры типа П и С изготавливают утяжеленными, в этом случае в маркировке используется индекс «а». Обычно на наших складах представлены только первые два типа — обыкновенные швеллеры с параллельными гранями и с уклоном граней полок. Это объясняется низким спросом на специальные, утяжеленные, экономичные и легкие швеллеры. Такие швеллеры могут быть нами поставлены под заказ. Срок поставки от 10 до 30 дней в зависимости от объема заказа и графика производства.

Изготавливают швеллеры мерной и немерной длины. Прокат мерной длины может быть изготовлен длиной от 4 до 12 метров. Обычно такой прокат поставляется длиной 11,7 или 12 метров. В каждой партии мерной длины допускается наличие профилей немерной длины не более 5% от веса партии. Швеллеры немерной длины должны быть не короче 3 метров и не длиннее 12 метров.

Предельные отклонения по длине швеллеров мерной длины не должны превышать +100мм. Отклонения в меньшую сторону не допускаются. Кривизна швеллеров не должна превышать 0,2% длины профиля.

Изготавливают стальные горячекатаные швеллеры из углеродистых марок стали по ГОСТ 380-2005, как правило, Ст3сп/пс 5 категории, а так же низколегированных марок по ГОСТ 19281-89, главным образом 09Г2С, 17Г1С, 10ХСНД и 15ХСНД. Марки 10ХСНД и 15ХСНД являются атмосферно коррозионно-стойкими. Благодаря применению таких марок возможно значительное облегчения металлоконструкций при сохранении срока их службы.

Используют горячекатаные швеллеры, наряду с балками, равнополочными и неравнополочными уголками больших размеров для изготовления средних и крупных металлоконструкций — пункты остановок общественного транспорта, торговые павильоны, навесы, торговые и офисные здания, складские терминалы и производственные цеха, построенные по технологии сварных металлоконструкций, мосты, эстакады, балки перекрытий.

Швеллеры отгружают партиями, размер каждой партии обычно не превышает 70 тонн. Каждая партия сопровождается сертификатом качества. Швеллеры мелких и средних размеров упаковывают в пачки (связки), которые обеспечивают удобство при погрузо-разгрузочных работах и транспортировке. Каждый пакет снабжается биркой, на которой производитель указывает наименование проката, размер, длину, марку стали, номер партии и/или плавки, количество профилей (опционально), вес в пачке. Крупные размеры поставляются поштучно.

Купить швеллер в нашей компании можно от 1 тонны, любыми количествами и различных марок стали. Поставки осуществляются по Москве, Московской области и в другие регионы России автомобильным транспортом, в жд вагонах или контейнерах.

Горячекатаный стальной швеллер ГОСТ 8240 97: сортамент, размеры мм


Металлические конструкции, которые используются в автомобилестроении, создании машин и механизмов, строительстве, ремонте и рекламе просто не могли не оказаться стандартизованными. Для этих целей на каждый швеллер ГОСТ оговаривает определенный набор характеристик. Ниже мы рассмотрим наиболее важные стандарты в этой области.

Стандарт 8240 ГОСТ 8240

В данном документе устанавливается сортамент горячекатаных стальных изделий, которые могут использоваться для решения общих или специальных задач. Стандарт содержит таблицы, где указываются размеры изделий, площадь их поперечного сечения, масса 1 метра и другие справочные данные.

Если выбирается швеллер ГОСТ 8240 97, то нужно помнить, что это изделие из стали, плотность которой принимается равной 7.85 г/см, что необходимо учитывать при проведении расчетов.

Форма изделия должна полностью входить в те допуски, которые приведены в стандарте. Значения радиусов закругления, а также уклоны внутренних граней приведены в табл. 1-5 стандарта и могут использоваться для построения калибров.

Серия У должна изготавливаться с уклонами в пределах от 4 до 10 процентов. Если вам требуется швеллер, ГОСТ 8240 97 рекомендует заранее уточнить уклон внутренних граней, поскольку он часто варьируется. Например, для крупных потребителей производитель может пойти навстречу и предложить какой-то подходящий вариант. В общем случае угол наклона не может быть выше 8 процентов для полок высотой менее 30 см и 5 процентов для 30-сантиметровых полок.

Прямые углы часто выполняются притупленными. Величина притупления зависит от расстояния между полками и составляет 2.5 мм для всех изделий до номера №20 и 3.5 мм для номеров выше. Чтобы заказать именно то, что нужно необходимо не только знать какой требуется швеллер, сортамент, ГОСТ тоже обязательно изучить.

В общем случае можно заказать изделия длиной с 2 по 12 м, однако в том случае, если заказ крупный, а работаете вы с производителем, то компания изготовит и специальный металлопрокат. Это часто труебуется для возведения каких-либо протяженных конструкций, зданий или решения других специфических задач. Подобный случай предусмотрен и стандартом, где ясно сказано, что такая ситуация допустима при наличии соглашения между заказчиком и изготовителем. Изготавливают длинный швеллер ГОСТ 8240 97 по той же технологии, что и более короткие его разновидности.

Когда длина изделия более 12 м, то оно может изготавливаться:

  • мерной длины;
  • мерной и немерной, где последняя составляет менее 5% от общего веса партии;
  • кратной мерной или с немерной, составляющей  до 5% от массы партии.

Предельные отклонения параметров также собраны в стандарте. Так высота полки может отличаться на 1.5 мм при общем ее значении до 80 мм. В пределах 80..200 мм допускается уже 2 мм отклонение, а для диапазона 200..400 мм данный параметр может составлять 3 мм. Заказывая швеллер ГОСТ 8240 97, нужно помнить, что для ширины полки допускается погрешность изготовления 1.5 мм до 40 мм включительно, 2 мм в пределах 40..89 мм и 3 мм при превышении 89 мм. Отклонения толщины полки тоже нормируется и составляет -0.5, -0.8 и -1.0 для 10, 10..11 и t>11 (t – толщина полки) соответственно. Если швеллер горячекатаный ГОСТ 8240 97 имеет толщину стенки, обозначаемую s: s=5.1, s=5.1..6.0, s>6.0, то допускаются отклонения 0.5, 0.6 и 0.7 мм соответственно.

Изделия серий Л могут иметь прогиб стенки не более 0.15s, где s – ее толщина. Отклонения по толщине стенок у серий П и У не контролируются, а перекос полки измеряется в соответствии с методикой, приведенной в стандарте.

Заказывая швеллер ГОСТ 8240, следует помнить о том, что он регламентирует лишь горячекатаные швеллеры прямые, поскольку для других их разновидностей действуют собственные стандарты. Нужно отметить и тот факт, что сегодня в глобальной сети можно найти самую различную информацию, поэтому желательно с пониманием относиться к тому, что она часть бывает устаревшей. Для того чтобы заказать швеллер, ГОСТ 8240 89 является не лучшим подсказчиком, поскольку сильно устарел относительно стандарта 1997 года.

Швеллеры стальные гнутые равнополочные

Подобное изделие представляет собой уголок, имеющий П-образную форму поперечного сечения. Также как и другие разновидности металлопроката, он попадает по  действие государственного стандарта. В процессе строительства появляется возможность сэкономить более 30% металла именно за счет использования таких металлоконструкций.

ГОСТ 8278 83

Швеллер гост 8278 83 изготавливается на профилегибочном стане в соответствии со стандартом и может быть:

  • высокой точности: класс А;
  • повышенной точности: класс Б;
  • обычной точности: класс С.

Первые два пункта являются показателями высшей категории качества. Табличные значения характеристик металлоконструкций приведены в ГОСТ, поэтому мы отметим лишь величины предельных отклонений для ширины полок, высоты и прямого угла.

Отклонение высоты швеллера мы рассмотрим для повышенной прочности, а более подробно данный вопрос можно изучить в самом стандарте. Согласно гост, швеллер горячекатаный гнутый с высотой стенки 50 мм должен иметь отклонение не более 1 мм, для диапазона 50..100 мм данный параметр допускается менее 1.3 мм, а высотам 100.150 мм соответствует 1.5 мм. Если высота превышает 150 мм, то точность может быть уже 2 мм.

Отклонение ширины полки для повышенной точности профилирования также выбирается с учетом размеров. Также, как и швеллер горячекатаный ГОСТ 8240 97, данное изделие может изготавливаться с небольшими отклонениями, которые растут с увеличением размеров. Если ширина полки менее 50 мм, то отклонение выбирается не более 1 мм, для диапазона 50..100 ориентируются на 1.5 мм, а 100..150 мм – на 2 мм. Данный параметр может составлять 2.5 мм только в том случае, когда ширина полки более 150 мм.

Швеллер ГОСТ 8240 97 и гнутый швеллер должны хорошо противостоять скручиванию. В последнем случае оно не должно быть больше, чем величина произведения L*Г*0.1, где L – длина изделия, а Г-коэффициент, постоянный для каждой металлоконструкции.

Кроме того, стандарт 8278-83 регламентирует такие характеристики, как кривизна, которая не должна быть более 0.1% длины изделия, а также волнистость полок, составляющая менее 2 мм на 1 м. Способ контроля размеров сечения, устойчивости к скручиванию и кривизны зависит от точности профилирования. Если она высокая, то расстояние от торцов должно составлять до 80 мм, повышенная – 100 мм, обычная – 200 мм.

Швеллер ГОСТ 8240 89 может иметь некоторое отклонение от заявленной массы. Его величина приведена в таблицах стандарта 8240 1997 г. В общем случае при расчете массы партии необходимо прибавить половину суммы предельных отклонений по длине изделий.

Подводя итоги, нужно сказать, что выше мы привели лишь основную информацию, которая потребуется, чтобы выбрать швеллер, размеры, гост. В том случае, когда вам нужны более подробные сведения, лучше обратиться к первоисточнику – государственному стандарту, на основе которого и был написан данный материал, поскольку здесь опущены многочисленные статистические данные и другая информация, приведенная в таблицах. Выбирать стандарт, который будет использоваться для изучения нужно с учетом даты, поскольку сегодня швеллер ГОСТ 8240 89 уже не изготавливают, ведь на смену устаревшему ГОСТу пришел новый, выпущенный в 1997 году.

сортамент, размеры и вес, разновидности, ГОСТы, сфера применения

На чтение 9 мин Просмотров 153 Опубликовано Обновлено

В качестве опорных конструкций в строительстве нередко используют не бетонные кирпичные сооружения, а металлопрофиль. Швеллер – один из вариантов такого металлопроката. Производится он из стали разных марок и применяется в самых разных областях.

Общее описание и назначение швеллеров

Швеллер – вид фасонного металлопроката. В сечении элемент имеет П-образную конфигурацию и состоит из стенки с двумя полками. Грани перпендикулярны стенке, хотя есть и модели, в которых полки с внутренней стороны наклонены. Такая конструкция по устойчивости к вертикальному давлению уступает только двутавру.

Поскольку нагрузка в опорных конструкциях часто распределяется неравномерно, выпускают П-образный профиль с полками разной ширины. Это позволяет компенсировать перегрузку и обеспечивает долговечность опоры.

Сортамент П-образных профилей отличается высокой жесткостью.

Стойкость не только к вертикальным нагрузкам, но и к нагрузкам на изгиб

Устойчивость к разрыву, сжатию, растяжению

Механическая прочность и способность противостоять ударным нагрузкам

Низкая материалоемкость по сравнению с цельными штангами такого же сечения при сравнимой прочности

Советуюсь со специалистом

0%

Изучаю информацию в интернете

0%

Оба варианта

0%

Проголосовало: 0

Конструкция, выполненная из швеллеров по ГОСТ, не имеет слабых мест. Разрушить ее очень сложно.

ГОСТы

Вес, размеры, конфигурация профиля регламентируется ГОСТ. Поскольку выпускаются изделия для разных отраслей промышленности, для изготовления каждого вида разработан собственный стандарт.

  1. ГОСТ 8240-97 описывает сортамент швеллеров горячекатаных, как общего значения – для строительства и усиления перекрытий и стен, так и специального.
  2. Профиль, получаемый для автомобильного производства, регламентируется ГОСТ 19425-74.
  3. Изделия для вагоностроения описывает ГОСТ 5267.0-90 и 5267.1-90.
  4. Каждый из стандартов описывает не только классический вид швеллера – равнополочный и с параллельными полками, но и широкополочный, гнутый, с разными классами точности – ГОСТ 8278-83Б ГОСТ 8281-80, ГОСТ 5422-73.

П-образный профиль выполняют как из горячекатаной, так и холоднокатаной стали. Материал для балок тоже должен соответствовать ГОСТу.

Характеристики

Технические параметры выбирают в зависимости от цели использования

При выборе балки для строительства необходимо учитывать следующие параметры:

  • Конфигурация – равнополочный, с разной шириной полки, с уклоном или без.
  • Размеры и вес швеллера – от этих показателей зависит, какую нагрузку сможет выдержать будущая конструкция.
  • Класс точности – выпускают изделия высотой точности – категория «А», повышенной – «Б», и обычной – «В». В строительстве применяют модели обычного класса. Для ответственных работ требуется профиль повышенной точности, с минимальным допуском погрешности.

Марка стали – стандартная характеристика и регламентируется ГОСТ. Поэтому этот параметр можно отдельно не рассматривать.

Классификация изделий и область применения

На характеристики металлопроката очень заметно влияет способ изготовления и конфигурация изделия. По этому признаку изделия делят на горячекатаные, специальные и гнутые. Первый и последний вариант являются универсальными и применяются во всех сферах строительства. Специальные чаще всего предназначены для вагоностроения.

Обычный горячекатаный

Популярный тип фасонного профиля. Применяется для армирования и придания жесткости каркасов и других несущих конструкций.

Изготавливается деталь по технологии горячей прокатки. Заготовка из стали раскаляется и прокатывается через прокатный стан, где ей придают П-образную форму. Вес швеллера выше чем у гнутого, например, точность форм ниже. Толстые блоки такого типа довольно сложно соединять, однако благодаря толщине и конфигурации такие конструкции выдерживают высокую нагрузку. При этом материалоемкость профиля ниже цельной штанги. Для изготовления используют легированную сталь. Это означает, что при сваривании швеллеров не нужно соблюдать дополнительные ограничения.

Выпускают несколько видов горячекатаного профиля – 5 серий.

  1. Серия П – модель с параллельным положением полочек. Самый популярный вариант. Выпускается длиной от 2 от 12 м, однако по заказу поставляют балки любой мерной и немерной длины. Изделия с параллельными гранями наиболее массивны. Масса 1 погонного метра колеблется от 4,84 до 48,28 кг.
  2. Серия У – в этом профиле полки расположены параллельно друг другу, если оценивать внешние стороны детали. Однако внутри полки имеют уклон за счет разной толщины края и места соединения со стенкой. Уклон плавный, имеет определенный радиус закругления, который регламентируется ГОСТом. Он составляет от 6 до 15 мм. При этом масса швеллера с полочками под уклон совпадает с аналогом из серии П при условии одинаковой толщины стенки и размеров. Уклон невелик: максимальная величина достигает 10%.
  3. Серия Э – экономичная. Получила такое название за счет меньшей материалоемкости. Достигается это за счет закругления параллельных полочек без уменьшения толщины. Но при этих размерах самый легкий швеллер серии П весит 4,84 кг, а серии Э – 4,79 кг. При использовании металлопроката в строительных работах эта разница оборачивается большой экономией.
  4. Серия Л – легкий. Вариант с параллельными закругленными полочками и уменьшенной толщиной стенки и полок. Сортамент легкой модели представлен всего 9 вариантами. По сравнению с сериями П или У такие элементы выдерживают меньшую нагрузку.
  5. Серия С – узкоспециализированный. Его габариты соответствуют отраслевым запросам и более специфичны. Сюда относят, например, вариант, предназначенный для вагоностроения. У такого профиля верхняя полка отогнута и по ширине отличается от другой на 6–10%.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Основная сфера применения горячекатаного швеллера – строительство. Используется он для возведения каркасов зданий, усиления конструкций, при кладке трубопроводов. Так как П-образная балка очень устойчива к вибрации, ее активно используют в станкостроении. Востребован металлопрокат и при конструировании автомобилей и тяжелой техники.

Гнутый

Гнутый швеллер уступает по прочности горячекатаному

Гнутый швеллер или «правильный» получил название не из-за формы, а благодаря технологии изготовления. По конфигурации он несколько отличается от обычного. Параллельные грани скруглены не только изнутри, но и снаружи.

Для такого элемента берут рулонную холоднокатаную или горячекатаную сталь – обычную, углеродистую конструкционную и низколегированную. Характеристики получаемого профиля зависят от показателей сырья. Наиболее прочные и точные по размерам швеллеры получают из холоднокатаной углеродистой стали.

Производят швеллеры на профилегибочных станках. Полосу стали подают на стан, где ей в холодном виде придают П-образную форму.

Гнутый профиль по прочности уступает горячекатаному. В то же время он заметно превосходит его в стойкости к деформациям и используется для усиления конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам на растяжение и сжатие.

Различают 4 вида гнутого профиля:

  • В – грани полок наклонены внутрь;
  • П – полки точно параллельны друг другу;
  • Л – легкий швеллер с более тонкой стенкой и параллельными гранями;
  • С – специальная балка.

Гнутый швеллер выпускают как по ГОСТ, так и в соответствии с технической спецификацией. Размеры швеллера могут быть далеки от стандарта.

Равнополочный – вариант, в котором ширина полочек одинакова. Регламентируется ГОСТом 8278-83. Изготавливается из стали разных сортов. Длина гнутого профиля с равными гранями достигает от 3 до 11,8 м. Допускается выпуск немерной и кратной мерной длины.

Гнутый стальной профиль выпускается обычной, высокой и повышенной точности. Требования к классу здесь выше. Отклонения для повышенной точности при высоте полки до 15 см составляет всего 1,5 мм.

Неравнополочный – регламентируется ГОСТ/ 82821-80. Чаще всего производится из кипящей углеродистой стали, поскольку она обеспечивает сопротивление к разрыву более 460 единиц. Однако швеллер можно изготавливать и из легированной стали, если она обладает такими же показателями.

Диапазон длин у неравнополочных вариантов такой же, как у равнополочных. Различают их по расстоянию между полками, так называемому шагу.

Сортамент швеллера

Несмотря на разницу в конфигурации П-образный профиль используется в сходных работах и зачастую имеет очень близкие параметры. Размеры швеллера, например, серии П или У практически совпадают. Толщина стенок в серии Л меньше, так же, как и вес изделия.

Размеры горячекатаных швеллеров:

Условные обозначения и примечания:

Размеры гнутых швеллеров:

Маркировка и расшифровка

Металлопрокат имеет буквенно-цифровое обозначение, отражающее размеры изделия, тип используемой стали, серию.

Маркировка начинается со слова «Швеллер», обозначающего вид металлопрофиля, затем указывается:

  • первая цифра – обозначает высоту стенки в см;
  • следующая буква обозначает серию – П, У, Л;
  • через дефис ставят класс точности: В – обычная, Б – повышенная;
  • между первым числом и буквой может размещаться маленькая буква «а» – она указывает на то, что здесь увеличена ширина и толщина грани;
  • ГОСТ, регламентирующий продукцию этого типа.
Пример маркировки

Гнутый профиль маркируется иначе:

  • первыми указываются размеры – высота стенки, ширина грани и толщина для равнополочного швеллера, и высота стенки, толщина и ширина каждой полочки для неравнополочного;
  • вторая буква обозначает класс точности: А – высокая, Б- повышенная, В – обычная;
  • указывается соответствующей продукции ГОСТ;
  • после знака дроби приводится марка стали, из который изготовлен швеллер, и ГОСТ, регламентирующий ее характеристики.

Стальной швеллер C-Cection Таблица таблицы AISC

Швеллеры из конструкционной стали, C-образное сечение, таблица AISC

Меню конструкционных материалов | Поставщик металлических изделий

AISC A36 Размеры С-образной стали для конструкционных швеллеров. В таблице ниже приведены размеры и форма, вес на фут и площадь поперечного сечения для конструкционной стали в соответствии с AISC.

Связанный:

Структурная таблица свойств профиля стального канала A36

Размер Ширина x Вес / фут

Высота канала Толщина стенки Толщина фланца

Масса (фунт / фут)

Площадь (в 2 )

3.00 х 4,10

1,41 .170 .273

4,10

1,21

3,00 x 5,00 1.498 0,258 .273 5,00 1,47
3,00 x 6,00 1,596 .356 .273 6,00 1,76
4,00 х 5,40 1,584 . 184 .296 5,40 1,59
4,00 х 7,25 1,721 .321 .296 7,25 2,13
5,00 x 6,70 1,75 .190 .320 6,70 1,97
5,00 х 9,00 1.885 .325 .320 9,00 2,64
6,00 x 8,20 1.92 .200 . 343 8,20 2,40
6,00 x 10,50 2,034 .314 . 343 10,50 3,09
6,00 x 13,00 2,157 .437 . 343 13,00 3,83
7,00 x 9,80 2,09 .210 .366 9,80 2,87
7.00 х 12,25 2,194 .314 .366 12,25 3,60
7,00 x 14,75 2,299 . 419 .366 14,75 4,33
8,00 x 11,50 2,26 . 220 .390 11,50 3,38
8,00 x 13,75 2,343 .303 .390 13,75 4.04
8,00 x 18,75 2,527 .487 .390 18,75 5,51
9,00 x 13,40 2,433 ,233 .413 13,40 3,94
9,00 х 15,00 2.485 . 285 .413 15,00 4,41
9,00 х 20,00 2,648 .448 .413 20,00 5,88
10,00 x 15,30 2,60 . 240 .436 15.30 4,49
10,00 x 20,00 2,739 .379 .436 20,00 5,88
10,00 x 25,00 2,886 .526 .436 25,00 7,35
10,00 x 30,00 3.033 .673 .436 30,00 8,82
12,00 x 20,70 2,942 . 282 .501 20,70 6,09
12,00 x 25,00 3,047 0,387 .501 25,00 7,35
12,00 х 30,00 3,17 . 510 .501 30,00 8,82
15.00 х 33,90 3,40 .400 .650 33,90 9,96
15,00 х 40,00 3,52 . 520 .650 40,00 11,80
15,00 х 50,00 3,716 .716 .650 50,00 14,70

Связанные ресурсы:

Размер

(A x B x C) C6 x 8,2, стандартные конструктивные размеры каналов HR A36 на Fay Industries, Inc.(Сталь * Пила)

Структурные формы

На следующих страницах перечислены формы, обычно имеющиеся в наличии. Американский институт железа и стали установил систему обозначений для конструкционных профилей, которая была принята производителями стали. В столбце «Обозначение AISI» буква или буквы предшествуют размеру и весу на фут. Например, C3 X 4.1 — это обозначение AISI для стандартного несущего канала размером 3 дюйма x 4.1 #.

W-образные формы — это двусимметричные широкие полки, используемые в качестве балок или колонн, внутренние поверхности которых по существу параллельны.Форма, имеющая, по существу, тот же номинальный вес и размеры, что и форма W, указанная в таблице, но чьи внутренние поверхности фланца не параллельны, также может считаться формой W, имеющей ту же номенклатуру, что и форма в таблице, при условии, что ее средний фланец толщина по существу имеет ту же форму, что и толщина фланца W-образной формы.

S-образные формы — это формы с двойной симметрией, изготовленные в соответствии со стандартами размеров, принятыми в 1896 году Ассоциацией американских производителей стали для балок американских стандартов.Существенной частью этих стандартов является то, что внутренние поверхности полок балок американского стандарта имеют наклон примерно 16 2/3%.

М-образные формы — это формы с двойной симметрией, которые нельзя классифицировать как «W», «S» или формы несущих свай. (Несмотря на то, что несущие сваи не включены в стандартную таблицу номенклатуры, они представляют собой двусимметричные широкие полки, внутренние поверхности которых по существу параллельны, а полка и стенка имеют по существу одинаковую толщину.)

C-образные швеллеры — это швеллеры, изготовленные в соответствии со стандартами размеров, принятыми в 1896 году Ассоциацией американских производителей стали для швеллеров американского стандарта.Существенной частью этих стандартов является то, что внутренние поверхности фланцев каналов по американскому стандарту имеют наклон примерно 16 2/3%.

Формы «MC» — это каналы, которые нельзя классифицировать как формы «C».

На складе длиной до 60 футов

Создание финансовых аналитик для каналов розничной торговли и настройка значений аналитик для магазинов — Торговля | Динамика 365

  • 2 минуты на чтение
Эта страница полезна?

Оцените свой опыт

да Нет

Любой дополнительный отзыв?

Отзыв будет отправлен в Microsoft: при нажатии кнопки «Отправить» ваш отзыв будет использован для улучшения продуктов и услуг Microsoft.Политика конфиденциальности.

Представлять на рассмотрение

В этой статье

В этой процедуре рассматривается создание финансовой аналитики коммерческого канала со значениями аналитики и шаги по настройке значений финансовой аналитики в магазинах. Тема не включает другие связанные шаги, такие как создание наборов измерений и структур счетов.В этой процедуре в демонстрационных данных используется компания USRT.

  1. Перейдите в Главная книга> План счетов> Аналитики> Финансовые аналитики.
  2. Щелкните New.
  3. В поле «Использовать значения из» выберите «Коммерческие каналы».
  4. В поле Имя измерения введите значение.
  5. Щелкните Активировать.
  6. Нажмите «Закрыть».
  7. Щелкните Активировать.
  8. Щелкните Значения размеров.
  9. Закройте страницу.
  10. Щелкните Сохранить.
  11. Закройте страницу.
  12. Перейдите в раздел «Розничная торговля и коммерция»> «Каналы»> «Магазины»> «Все магазины».
  13. В списке щелкните ссылку в выбранной строке.
  14. Включить / выключить раскрытие раздела Финансовые аналитики.
  15. Щелкните Изменить.
  16. В поле Коммерческий канал нажмите кнопку раскрывающегося списка, чтобы открыть поиск.
  17. В списке найдите и выберите значение измерения для обновляемого магазина.
  18. В списке щелкните ссылку в выбранной строке.
  19. В поле CostCenter нажмите кнопку раскрывающегося списка, чтобы открыть поиск.
  20. В списке найдите и выберите нужную запись.
  21. В списке щелкните ссылку в выбранной строке.
  22. В поле «Отдел» нажмите кнопку раскрывающегося списка, чтобы открыть поиск.
  23. В списке найдите и выберите нужную запись.
  24. В списке щелкните ссылку в выбранной строке.
  25. Щелкните Сохранить.

Каналы, разрушающие сцепление в бесконечных измерениях

  • 1.

    Городецкий, М., Шор, П.В., и Рускай, М.-B., Общие каналы разрыва сцепления, Rev. Math. Phys. , 2003, т. 15, вып. 6. С. 629–641.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 2.

    Холево А.С. Квантовые теоремы кодирования. НАУК .1998. 53, нет. 6. С. 193–230 [ Русская математика. Surveys (англ. Пер.), 1998, т. 53, нет. 6. С. 1295–1331].

    MathSciNet Google ученый

  • 3.

    Вернер Р.Ф., Холево А.С., Широков М.Е. О понятии запутанности в гильбертовых пространствах // УМН, . НАУК .2005. 60, нет. 2. С. 153–154 [ Русская математика. Обзоры , 2005, т. 60, нет. 2. С. 359–360].

    MathSciNet Google ученый

  • 4.

    Холево А.С., Вероятные и статистические аспекты квантовой теории, , М .: Наука, 1980. Перевод под заголовком Вероятностные и статистические аспекты квантовой теории , Амстердам: Северная Голландия, 1982.

    Google ученый

  • 5.

    Шор П.В. Аддитивность классической пропускной способности квантовых каналов, разрушающих сцепленность, J. Math. Phys. , 2002, т. 43, нет. 9. С. 4334–4340.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 6.

    Холево А.С. Классические емкости квантового канала с ограничением на входе. Верятность.и Применен. , 2003, т. 48, вып. 2. С. 359–374. [ Theory Probab. Прил. , 2004, т. 48, вып. 2. С. 243–255].

    Google ученый

  • 7.

    Холево, А.С. , Широков М.Е. Непрерывные ансамбли и пропускная способность бесконечномерных квантовых каналов. Верятность. и Применен. , 2005, т. 50, нет. 1. С. 98–114. [ Theory Probab. Прил. , 2006, т. 50, нет.1. С. 86–98].

    Google ученый

  • 8.

    Широков М.Е. Пропускная способность Холево бесконечномерных каналов и проблема аддитивности. Математика. Phys. , 2006, т. 262, нет. 1. С. 137–159.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 9.

    Холево, А.С. и Широков М.Е., О расширении канала Шора и ограниченных каналах, Comm.Математика. Phys. , 2004, т. 249, нет. 2. С. 417–430.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 10.

    Холево А.С. Производные Радона-Никодима квантовых приборов, J. Math. Phys. , 1998, т. 39, нет. 3. С. 1373–1387.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 11.

    Деветак И., Шор П. В. Пропускная способность квантового канала для одновременной передачи классической и квантовой информации, Comm.Математика. Phys. , 2005, т. 256, нет. 2. С. 287–303.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 12.

    Карузо Ф., Джованнетти В. Разлагаемость бозонных гауссовских каналов, Phys. Ред. А , 2006 г., т. 74, нет. 6. С. 062307 (6).

  • 13.

    Шумахер Б. и Вестморленд, доктор медицины, Квантовая конфиденциальность и квантовая когерентность, Phys. Rev. Lett. , 1998, т. 80, нет. 25. С. 5695–5697.

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Холево А.С., Ковариантные измерения и системы импримитивности, Квантовая вероятность и приложения к квантовой теории необратимых процессов (Proc. Int. Workshop, Villa Mondragone, Италия, 1982) , Accardi, L., Frigerio А., Горини В., ред., Лект. Notes Math., Т. 1055, Берлин: Springer, 1984, стр. 153–172.

    Глава Google ученый

  • 15.

    Кубитт Т., Рускай М.-Б., Смит Г., Структура деградируемых квантовых каналов, arXiv e-print Quant-ph / 0802.1360, 2008.

  • 16.

    Холево А.С., Статистический Теория принятия решений для квантовых систем, J. Многомерный анализ. , 1973, т. 3. С. 337–394.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 17.

    Демоэн Б., Ванхойверцвейн П. и Вербер А., Полностью положительные квазисвободные отображения на алгебре CCR, Rep.Математика. Phys. , 1979, т. 15, вып. 1. С. 27–39.

    МАТЕМАТИКА Статья MathSciNet Google ученый

  • 18.

    Холево, А.С. и Вернер Р.Ф. Оценка пропускной способности бозонных гауссовских каналов // Физика Земли. Ред. А , 2001 г., т. 63, нет. 3. С. 032312 (14).

  • 19.

    Эйсерт, Дж. И Вольф, М.М., Гауссовские квантовые каналы, Квантовая информация с непрерывными переменными атомов и света , Серф Н.J., Leuchs, G., and Polzik, E.S., Eds., London: Imperial College Press, 2007, pp. 23–42.

    Google ученый

  • 20.

    Вернер Р.Ф. и Вольф М.М., Связанные запутанные гауссовские состояния, Phys. Rev. Lett. , 2001, т. 86, нет. 16. С. 3658–3661.

    Артикул Google ученый

  • 21.

    Холево А.С. Одномодовые квантовые гауссовские каналы: структура и квантовая пропускная способность, Пробл.Передачи Инф. , 2007, т. 43, нет. 1. С. 3–14 [ Пробл. Инф. Пер. , 2007, т. 43, нет. 1. С. 1–11].

    MathSciNet Google ученый

  • 22.

    Карузо Ф., Джованнетти В. и Холево А.С. Одномодовые бозонные гауссовские каналы: полная классификация слабой деградации, New J. Physics , 2006, т. 8, вып. 12. С. 310 (18).

    Google ученый

  • 23.

    Джованнетти В., Гуха С., Ллойд С., Макконе Л., Шапиро Дж. Х., Юэн Х. П. Классическая пропускная способность бозонного канала с потерями: точное решение, Phys. Rev. Lett. , 2004, т. 92, нет. 2. С. 027902 (4).

    Артикул Google ученый

  • (PDF) Интерпретация размеров древних речных канавок, каналов и поясов каналов по каротажным каротажам и кернам

    Канада, в М. Марцо и К. Пуидефабрегас, ред., Аллювиальный

    седиментация: Международная ассоциация седиментологов,

    Special Publication 17, p. 133–150.

    Грин, Д.В., Г.П. Уилхайт, А. Уолтон, Л. Шоллинг, Р. Рейнольдс,

    М. Мичник и Л. Уорни, 1996, Повышение нефтеотдачи в

    флювиальных коллекторах Канзаса — в ближайшем будущем: Ежегодно

    Отчет Департамента энергетики США по ископаемым источникам энергии.

    DOE / BC / 14957-16, 72 стр.

    Густавсон, Т. К., 1978, Формы слоев и типы стратификации современных гравийных меандров

    , река Нуэсес, Техас: седиментология,

    v.25, стр. 401–426.

    Halbouty, MT, AA Meyerhoff, RE King, RH Dott, Sr., HD

    Klemme и T. Shabad, 1970, Гигантские месторождения нефти и газа в мире,

    геологические факторы, влияющие на их формирование и классификацию бассейнов,

    в ред. М.Т. Халбути, Геология гигантских нефтяных месторождений: AAPG

    Memoir 14, p. 502–556.

    Гамильтон, Д.С., М.Х. Хольц, П. Райлз, Т. Лонерган и М. Хиллер,

    1998, Подходы к выявлению неоднородности коллектора и

    возможностей увеличения запасов в континентальной русловой системе

    речной системы: Песчаник Хаттон, месторождение Джексон, Австралия: Бюллетень AAPG

    , v.82, нет. 12, стр. 2192–2219.

    Hardage, BA, RA Levey, V. Pendleton, J. Simmons, и

    R. Edson, 1994, 3-D сейсмический случай, оценивающий флювиально

    залегающих тонкослоистых коллекторов в газодобывающей собственности:

    Геофизика, т. 59, с. 1650–1665.

    Hardage, B.A., R.A. Levey, V. Pendleton, J. Simmons и

    R. Edson, 1996 г., трехмерное сейсмическое изображение и интерпретация

    залежей тонкослоистых коллекторов, залегающих в речных условиях, в P.Веймер и Т. Л. Дэвис, ред.,

    Применение трехмерных сейсмических данных для разведки и добычи:

    Исследования AAPG в области геологии 42 и SEG Geophysical Developments

    Series no. 5, AAPG / SEG, стр. 27–34.

    Хатлёй А.Ф., 1993, Численные фациальные модели, сочетающие детерминированные

    и стохастические методы, в Дж. М. Ярус и Р. Л. Чемберс, ред.,

    Стохастическое моделирование и геостатистика: AAPG Computer

    Applications in Geology 3, p. 109-120.

    Hirsche, K., G. Bitoun, C. Gastaldi, and PL Pinchon, 1998,

    Геостатистическая характеристика речной системы коллектора: пример

    из Юго-Восточной Азии: материалы 30-го ежегодного общества

    инженеров-нефтяников на море Конференция по технологиям,

    Хьюстон, т. 1, стр. 71–81.

    Херст, JPP, 1989, Геометрия и происхождение ступенчатых латеральных структур

    аккреции в телах русловых песчаников, речная система Уэска ​​

    , Испания: программы и аннотации, 4-я Международная конференция

    по флювиальной седиментации, Барселона, Servei Geologica

    de Catalunya, p.152.

    Hirst, JPP, CR Blackstock и S. Tyson, 1993, Stochastic

    моделирование тел речных песчаников, в SS Flint и ID

    Bryant, eds., Геологическое моделирование углеводородных коллекторов

    и аналогов обнажений : Международная ассоциация Sedi-

    ментологов Специальная публикация №. 15, стр. 237–251.

    Хон, М.Э., Р.Р. Макдауэлл, Д.Л. Матчен и А.Г. Варго, 1997,

    Неоднородность речных-дельтовых коллекторов в бассейне Аппалачи

    : пример из нефтяного месторождения Нижней Миссисипи в центральной части

    Западная Вирджиния: AAPG Бюллетень, т.81, нет. 6, стр. 918–936.

    Høimyr, O., A. Kleppe, and JP Nystuen, 1993, Влияние неоднородностей

    в песчаных телах плетеного русла ручья на моделирование добычи нефти

    : пример из нижнеюрской формации

    Стратфьорд, Снорре месторождение, Северное море, М. Эштон, ред.,

    Достижения в геологии коллектора: Геологическое общество, Лондон,

    Специальная публикация № 69, стр. 105–134.

    Икеда, Х., 1989, Осадочный контроль миграции русел и происхождение перемычек

    в песчаных извилистых реках в S.Икеда

    и Г. Паркер, ред., Извилистые реки: American Geophysical

    Union, Water Resources Monography 12, p. 51–68.

    Джексон Р. Г., 1976a, Модель отложений точечных перемычек в нижнем течении реки Вабаш

    : журнал осадочной петрологии, т. 46,

    стр. 579–594.

    Джексон Р. Г., 1976b, Крупномасштабная рябь в нижнем течении реки Вабаш:

    Седиментология, т. 23, с. 593–623.

    Джонс, Дж. А. и А. Дж. Хартли, 1993, Коллекторские характеристики системы осадконакопления

    плетеной равнины: Вымпел верхнего карбона

    Песчаник Южного Уэльса, в C.П. Норт и Д. Дж. Проссер, ред.,

    Характеристика речных и эоловых резервуаров: Геологическое общество

    , Лондон, Специальная публикация № 73, стр. 143–156.

    Джордан Д. У. и У. А. Прайор, 1992, Иерархические уровни неоднородности

    в меандровом поясе реки Миссисипи и приложение

    к системам водохранилищ: Бюллетень AAPG, т. 76, с. 1601–1624.

    Керр, Д. Р., Л. С. Йе, А. Бахар, М. Келкар и С. Л. Монтгомери,

    1999, месторождение Гленн Пул, Оклахома: пример улучшения добычи

    из зрелого коллектора: Бюллетень AAPG, v.83, нет. 1,

    стр. 1–18.

    Хан, И. А., Дж. С. Бридж, Дж. Каппельман и Р. Уилсон, 1997, Эволюция

    миоценовых речных сред, восточное плато Потвар,

    северный Пакистан: седиментология, т. 44, стр. 221–251.

    Костерс, Э. К. и А. Бейли, 1983, Характеристики торфяных отложений в

    равнине дельты реки Миссисипи: Транзакции — Побережье Мексиканского залива

    Ассоциация геологических обществ, т. 33, с. 311–325.

    Лоутон, Т.F., GW Geehan и BJ Voorhees, 1987, Lithofacies

    и среды осадконакопления формации Ivishak, поле Prudhoe

    Bay, в I. Tailleur и P. Weimer, eds., Alaskan North Slope

    геология: SEPM Pacific Раздел, т. 50, с. 61–76.

    Leclair, SF, JS Bridge, and F. Wang, 1997, Сохранение поперечных слоев

    из-за миграции субаквальных дюн через агградирующие и

    неаградирующих пластов: сравнение экспериментальных данных с теорией

    : Geoscience Canada , v.24, стр. 55–66.

    Леви, РА, 1978, Распределение пластов и внутренняя стратификация

    крупнозернистых точечных столбов, верховья реки Конгари, Южная Каролина,

    в AD Miall, ред., Флювиальная седиментология: Канадское общество геологов-нефтяников

    Записка 5 , п. 105–127.

    Левин, Дж., 1976, Зарождение пластов и меандров в крупнозернистых осадках

    : Бюллетень Геологического общества Америки,

    т. 87, с. 281–285.

    Левин, Дж., 1978, Развитие меандра и отложение отложений в пойме:

    , тематическое исследование из среднего Уэльса: Geological Journal, v. 13, p. 25–36.

    Ломандо, А. Дж. И П. М. Харрис, 1988, Гигантские месторождения нефти и газа: керн

    , мастерская: SEPM Core Workshop no. 12, 853 с.

    Lorenz, JC, DM Heinze, JA Clark, и CA Searls, 1985,

    Определение ширины пластов песчаника с меандровым поясом

    по вертикальным скважинным данным, Mesaverde Group, бассейн Piceance Creek

    , Колорадо: Бюллетень AAPG, v.69, стр. 710–721.

    Lorenz, JC, NR Warpinski, and PT Brannagan, 1991, Subsurface

    характеристика резервуаров Месаверде в Колорадо: геофизические

    и инженерные исследования резервуаров для прогнозной седиментологии, в

    AD Miall and N. Tyler, eds., Трехмерная фация

    Архитектура терригенных обломочных отложений и ее значение

    для открытия и добычи углеводородов: Концепции SEPM в

    Седиментологии и палеонтологии 3, с.57–79.

    Lowry, P., and A. Raheim, 1991, Характеристика фронта дельты

    песчаников из речной системы дельты, в озере LW,

    HB Carroll, Jr., and TC Wesson, eds., Reservoir

    Характеристика

    — I: Лондон, Academic Press, p. 665–676.

    MacDonald, A.C., L.M. Fält, и A.-L. Hektoen, 1998, Stochastic

    моделирование геометрии врезанной долины: Бюллетень AAPG, т. 82, № 2, с. 6,

    с. 1156–1172.

    Макки, С.Д., и Дж. С. Бридж, 1995, Трехмерная модель аллювиальной стратиграфии

    : теория и применение: журнал

    Sedimentary Research, v. B65, p. 7–31.

    Marzo, M., and C. Puidefábregas, eds., 1993, Аллювиальные отложения:

    Международная ассоциация седиментологов Специальная публикация

    no. 17, 586 с.

    МакГоуэн, Дж. Х. и Л. Э. Гарнер, 1970, Физические особенности и

    типов стратификации крупнозернистых точечных стержней: современные и

    древних примеров: седиментология, т.14, стр. 77–111.

    Миалл, А. Д., 1978, Флювиальная седиментология: Канадское общество геологов-нефтяников

    Memoir 5, 859 p.

    Miall, A. D., 1992, Аллювиальные отложения, в R. G. Walker и N. P. James,

    eds., Фациальные модели: реакция на изменение уровня моря: Geological

    Association of Canada, p. 119–142.

    Миалл, А. Д., 1994, Реконструкция речной макроформной архитектуры

    из двумерных обнажений: примеры из песчаника Castlegate

    , Book Cliffs, Utah: Journal of Sedimentary Research,

    v.B64, нет. 2, стр. 146–158.

    1226 Интерпретация размеров русел по каротажам и кернам

    Геопространственное описание русел рек в трех измерениях

    Аннотация

    Данные, описывающие трехмерную структуру русел рек. требуется для гидродинамического моделирования, моделирования качества воды и наводнения картографирование затопления. Однако, в отличие от местности на суше, здесь нет стандартизированное трехмерное геопространственное представление русла реки морфология.Кроме того, данные батиметрии, которые используются для описания трехмерных состав речных русел собираются только на коротких участках, и обычно недоступны для всей потоковой сети в региональном масштабе. В исследование, представленное в этой диссертации, касается стандартизированных геопространственных описание русел рек в ГИС как в локальном, так и в региональном масштабе. На местном шкала, в которой доступны батиметрические данные, разработана процедура, в которой используются подход криволинейной ортогональной системы координат для создания трехмерной строение русел рек в виде разрезов (грунт профили, поперечные потоку) и профили (наземные профили, параллельные потоку).К описать батиметрию русла в региональном масштабе, аналитическая модель разработан с использованием собранных на местах полевых данных на реке Бразос в Техасе и легкодоступные данные регионального масштаба, такие как данные гидрографии. Аналитический модель, называемая моделью морфологии русла реки (RCMM), основана на получение взаимосвязей между различными характеристиками канала, такими как канал план (форма канала), расположение тальвега и поперечные сечения.Затем, используя только форму канала в сочетании с производным отношений, можно создать трехмерную морфологию канала, которая состоит из сетки поперечных сечений и линий профиля. Трехмерная сетка в региональном масштабе, однако, обеспечивает только среднюю поверхность русла канала. Хотя результаты RCMM многообещающие, он ограничен его способностью моделируйте все переменные, которые участвуют в развитии сложной реки геометрия.Батиметрические данные, собранные на реках Бразос, Гваделупская и Сера. Реки в Техасе используются для демонстрации применимости представленных теорий. в этой диссертации. Известно, что создание точного описания реки геометрия канала — сложная проблема, требующая знания о канале форма плана, разгрузка, геология, геоморфологические особенности, такие как бассейны и перекаты, и мелкомасштабные стохастические вариации для решения.

    Искусственные водные каналы с высокой проницаемостью, которые могут самостоятельно собираться в двумерные массивы

    Значение

    Это исследование фокусируется на разработке высокопроницаемых искусственных водных каналов для использования в мембранных разделительных материалах.Платформа была разработана для систематической характеристики одноканальной водопроводимости искусственных каналов, которая основана на измерении проницаемости с помощью экспериментов по рассеянию света с остановленным потоком и подсчета одиночных молекул с помощью флуоресцентной корреляционной спектроскопии. С этой платформой было обнаружено, что водопроводимость модифицированных пептидно-присоединенных пиллар [5] ареновых каналов аналогична проводимости аквапоринов, белков природных водных каналов и их синтетических аналогов, углеродных нанотрубок, что на порядок выше, чем у аквапоринов. искусственных водных каналов первого поколения.Канал также может самостоятельно собираться в массивы в мембранах, открывая возможность для материалов, которые могут использоваться в инженерных приложениях, таких как разделение жидкости и газа.

    Abstract

    Биоинспирированные искусственные водные каналы призваны объединить высокую проницаемость и селективность водных каналов биологического аквапорина (AQP) с химической стабильностью. Здесь мы тщательно охарактеризовали класс искусственных водных каналов, пептид-присоединенные столбы [5] арены (PAP). Средняя одноканальная осмотическая проницаемость воды для ПАП равна 1.0 (± 0,3) × 10 −14 см 3 / с или 3,5 (± 1,0) × 10 8 молекул воды в секунду, что находится в диапазоне AQP (3,4∼40,3 × 10 8 воды молекул в секунду) и их современные синтетические аналоги, углеродные нанотрубки (УНТ, 9,0 × 10 8 молекул воды в секунду). Эта проницаемость на порядок выше, чем у искусственных водных каналов первого поколения (от 20 до ∼10 7 молекул воды в секунду). Более того, внутри липидных бислоев каналы PAP могут самособираться в 2D массивы.Что касается конструкции проницаемой мембраны, плотность пор массивов каналов из ПАП (∼2,6 × 10 5 пор на мкм 2 ) на два порядка выше, чем у мембран из УНТ (0,1∼2,5 × 10 3 пор на 1 мкм). мкм 2 ). Таким образом, каналы PAP сочетают в себе преимущества биологических каналов и УНТ и улучшают их благодаря относительно простому синтезу, химической стабильности и склонности к образованию массивов.

    Открытие высокой проницаемости для воды и газа аквапоринов (AQP) и разработка искусственных аналогов, углеродных нанотрубок (УНТ), привели к взрыву исследований, направленных на включение таких каналов в материалы и устройства для приложений, которые используют их уникальные транспортные свойства (1⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 9).Области применения включают разделение жидкости и газа (10⇓⇓ – 13), доставку и скрининг лекарств (14), распознавание ДНК (15) и датчики (16). УНТ являются многообещающими каналами, поскольку они проводят воду и газ на три-четыре порядка быстрее, чем предсказывает традиционная теория течения Хагена – Пуазейля (11). Однако их использованию в крупномасштабных приложениях препятствовали трудности с получением УНТ с субнанометровым диаметром пор и изготовлением мембран, в которых УНТ выровнены по вертикали (4).AQP также эффективно проводят воду через мембраны (~ 3 миллиарда молекул в секунду) (17) и поэтому интенсивно изучаются на предмет их использования в биомиметических мембранах для очистки воды и других приложений (1, 2, 18). Широкомасштабное применение AQP осложняется высокой стоимостью производства мембранного белка, их низкой стабильностью и проблемами при изготовлении мембран (1).

    Искусственные водные каналы, биоинспирированные аналоги AQP, созданные с использованием синтетической химии (19), в идеале имеют структуру, которая образует водопроницаемый канал в центре и внешнюю поверхность, совместимую с липидной мембранной средой (1).Интерес к искусственным водным каналам вырос в последние годы после десятилетий исследований и сосредоточения внимания на синтетических ионных каналах (19). Однако остаются два фундаментальных вопроса: ( i ) Могут ли искусственные каналы приблизиться к проницаемости и селективности водных каналов AQP? ( ii ) Как можно упаковать такие искусственные каналы в материалы с морфологией, подходящей для инженерных приложений?

    Из-за проблем с точной репликацией функциональных элементов канальных белков водопроницаемость и селективность искусственных водных каналов первого поколения были намного ниже, чем у AQP ( SI, приложение , таблица S1) (20⇓⇓⇓⇓– 25).В некоторых случаях скорость проводимости воды была намного ниже, чем у AQP, из-за образования избыточных водородных связей между молекулами воды и атомами кислорода, выстилающими канал (20). Низкая водопроницаемость, которая была измерена для водных каналов первого поколения, также подчеркивает экспериментальную проблему точного определения характеристик потока воды через водные каналы с низкой проницаемостью. Традиционно для измерения проводимости воды использовался метод на основе липосом, при котором за ответом на осмотический градиент следует измерение изменений светорассеяния (26, 27) или флуоресценции (28).Затем измеренные скорости преобразуются в значения проницаемости. Эти измерения страдают от высокого фонового сигнала из-за диффузии воды через липидный бислой, которая в некоторых случаях может быть выше, чем проводимость воды через вставленные каналы, что затрудняет определение проницаемости, вносимой каналами (29). Таким образом, существует острая потребность в способе точного измерения проницаемости одного канала искусственных водных каналов, чтобы обеспечить точное сравнение с проницаемостью биологических водных каналов.Кроме того, искусственные водные каналы первого поколения были спроектированы с акцентом на демонстрацию проводимости воды и одномерной сборки в трубчатые конструкции (20⇓⇓⇓ – 24), но то, как каналы могли быть собраны в материалы, подходящие для использования в инженерных приложениях, было не исследовано. Чтобы получить максимальное преимущество от их быстрых и избирательных транспортных свойств, искусственные водные каналы идеально выровнены по вертикали и плотно упакованы в плоскую мембрану. Эти функции давно желательны, но остаются проблемой для систем на основе УНТ (4).

    Здесь мы представляем пептид-присоединенный столб [5] арен (PAP; Рис. 1) (30) как отличную архитектуру для искусственных водных каналов, и мы представляем данные для их одноканальной проницаемости и свойств самосборки. Производные непептидного столба [5] арена были одними из первых искусственных водных каналов (1, 23). Производные Pillar [5] арена, включая тот, который использовался в этом исследовании, имеют поры ∼5 Å в диаметре и являются отличными матрицами для функционализации в трубчатые структуры (31–34).Однако проницаемость ареновых каналов столба [5], присоединенных гидразидом, была низкой (на ~ 6 порядков ниже, чем у AQP; SI Приложение , Таблица S1). Мы обратились к проблемам точного измерения водопроницаемости одноканальных водопроводов и улучшения водопроводимости по сравнению с искусственными водными каналами первого поколения, используя как экспериментальный, так и имитационный подходы. Представленный канал PAP содержит больше гидрофобных участков (30) по сравнению с его предшественником (23), что улучшает как его водопроницаемость, так и его способность вставляться в мембраны.Чтобы определить одноканальную проницаемость PAP, мы объединили измерения светорассеяния в остановленном потоке липидных везикул, содержащих PAP, с флуоресцентной корреляционной спектроскопией (FCS) (35, 36). Эксперименты с остановленным потоком позволяют проследить кинетику набухания или сжатия везикул с миллисекундным разрешением и рассчитать водопроницаемость, тогда как FCS позволяет подсчитать количество каналов на везикулу (36, 37). Комбинация этих двух методов позволяет молекулярную характеристику свойств каналов с высоким разрешением и демонстрирует, что каналы PAP имеют водопроницаемость, близкую к проницаемости AQP и CNT.Экспериментальные результаты были подтверждены моделированием молекулярной динамики (МД), которые также предоставили дополнительную информацию об ориентации и агрегации каналов в липидных мембранах. Наконец, в качестве первого шага к инженерным приложениям, таким как разделение жидкости и газа, мы смогли собрать каналы PAP в плотноупакованные плоские мембраны, и мы экспериментально подтвердили, что каналы образуют двумерные массивы в этих мембранах.

    Рис. 1.

    Структура пептид-присоединенного пиллар [5] аренового (PAP) канала.( A ) Канал PAP (C 325 H 320 N 30 O 60 ) образует пентамерную трубчатую структуру за счет внутримолекулярной водородной связи между соседними чередующимися цепями dld фенилаланина (d-Phe-l-Phe- d-Phe-COOH). ( B ) Молекулярное моделирование (Gaussian09, полуэмпирический, PM6) канала PAP показывает, что бензильные кольца боковых цепей фенилаланина выходят наружу от стенок канала (C, фиолетовый; H, белый; O, красный; N, синий. ). ( C и D ) МД-моделирование канала PAP в бислое POPC выявило его взаимодействия с окружающими липидами.Пять цепочечных звеньев канала окрашены в фиолетовый, синий, охристый, зеленый и фиолетовый цвета, без атомов водорода. В C липиды POPC представлены тонкими коричневыми линиями; в D вода показана в виде красной (кислород) и белой (водород) сфер Ван-дер-Ваальса.

    Одноканальная проницаемость для воды

    Канал PAP был функциональным в липосомах фосфатидилхолин / фосфатидилсерин (PC / PS), но его скорости проводимости воды различались в гипертонических и гипотонических условиях (рис.2). Сначала мы рассмотрели проницаемость в гипертонических условиях. После установления направленных наружу осмотических градиентов липосомы уменьшались, а сигнал светорассеяния при 90 ° увеличивался. Кривые могут быть представлены в виде суммы двух экспоненциальных функций, указывающих на две скорости усадки, одна из которых характеризуется большой экспоненциальной постоянной, k 1 , которая не зависит от плотности каналов в везикулах, а другая один характеризуется меньшей константой, k 2 , которая увеличивается с увеличением молярного отношения каналов к липидам (mCLR) (рис.2 А ). Этот результат показал, что вклад каналов PAP в общую водопроницаемость везикул был ниже, чем вклад липидной мембраны, и поэтому меньший экспоненциальный коэффициент ( k 2 ) был использован для расчета проницаемости канала. . Тот же подход был недавно использован для измерения низкой водопроницаемости AQP0 (38). Проницаемость, вносимая PAP-каналами, линейно увеличивалась при увеличении mCLR от 0 до 0.005 (рис.2 B ). Напротив, когда везикулы с восстановленными каналами PAP подвергались воздействию гипотонических растворов (в этих условиях везикулы набухали и сигнал светорассеяния, измеренный при 90 °, уменьшался), наблюдалось значительное увеличение большей экспоненциальной постоянной ( k 1 ) по сравнению с контрольными пузырьками (рис. 2 C ). Чистая проницаемость, рассчитанная в режиме набухания, оказалась в 61 раз выше, чем в режиме усадки (рис.2 D ). Проведение воды по каналам PAP было дополнительно подтверждено серией экспериментов на гигантских однослойных везикулах ( SI Приложение , рис. S1 и S2), показывающих, что везикулы, содержащие каналы PAP, набухают значительно быстрее, чем чистые липидные везикулы (Movie S1). Влияние остаточного ДМСО, растворителя, используемого для канала, на проницаемость везикул оказалось незначительным ( SI Приложение , рис. S3).

    Рис. 2.

    Водопроницаемость каналов PAP была рассчитана с использованием комбинации экспериментов с остановленным потоком и флуоресцентной корреляционной спектроскопией (FCS).( A ) Репрезентативные следы остановки потока из экспериментов, проведенных на липосомах, образованных с различным молярным соотношением каналов к липидам (mCLR; 0, 0,001, 0,002, 0,0033 и 0,005) после быстрого воздействия гипертонического раствора, содержащего 400 мМ сахароза. ( B ) Водопроницаемость липосом, содержащих канал PAP, сформированных с помощью различных mCLR, измеренная в гипертонических условиях. Показанные данные представляют собой среднее трехкратное повторение с планками ошибок, представляющими стандартное отклонение (SD).( C ) Типичные следы остановленного потока из экспериментов, проведенных на липосомах с mCLR, равными 0 и 0,005, после быстрого воздействия буфера без 100 мМ PEG600, используемого для образования везикул. ( D ) Чистая проницаемость канала, измеренная для липосом, содержащих канал PAP (mCLR = 0,005) в условиях сжатия и набухания везикул. ( E ) FCS использовали для определения количества каналов PAP на везикулу. Сначала FCS использовали для анализа везикул, содержащих флуоресцентно меченые каналы ( Left ).Затем везикулы солюбилизировали детергентом, высвобождая каналы в мицеллы детергента ( Right ), и раствор снова анализировали с помощью FCS. ( F ) Нормализованные кривые автокорреляции FCS для свободного красителя тетраметилродамина кадаверина, меченого канала PAP в мицелле детергента и везикул, включающих меченый канал PAP. У них существенно различаются коэффициенты диффузии [ D x представляет коэффициент диффузии x частиц, тогда как d x представляет собой расчетный диаметр, D свободный краситель = 4.6 (± 0,6) × 10 −6 см 2 / с, d свободный краситель = 1,0 ± 0,1 нм; D Мицеллы = 5,3 (± 0,2) × 10 -7 см 2 / с, d Мицеллы = 8,5 ± 0,4 нм; D Липосомы = 2,4 (± 0,2) × 10 -8 см 2 / с, d Липосомы = 191,3 ± 18,2 нм]. Измерения FCS дают диаметр мицелл, содержащих канал PAP, 8,5 ± 0.4 нм, что близко к значению, определенному методом динамического рассеяния света (ДРС) (8,4 ± 0,1 нм). Мицеллы, содержащие каналы, были немного больше, чем мицеллы чистого OG (7,8 ± 0,2 нм, определено методом DLS), что указывает на то, что каждая мицелла содержит только один канал. ( G ) Автокорреляционные кривые FCS для везикул с мечеными каналами PAP (mCLR = 0,005) до и после солюбилизации 2,5% (мас. / Об.) OG. Высокая амплитуда корреляционной функции G (0), полученная для везикул, указывает на низкое количество флуоресцентных липосом в конфокальном объеме ( N Liposomes ).После солюбилизации детергента количество свободных частиц увеличилось более чем в 500 раз ( N Мицеллы ). Затем рассчитывали количество каналов на везикулу: N Мицеллы / N Липосомы . ( H ) Одноканальная водопроницаемость канала PAP (получена из пузырьков, сформированных при mCLR 0,005; данные по проницаемости взяты из D ). Показанные данные представляют собой среднее трехкратное повторение с полосами ошибок, представляющими стандартное отклонение.

    Для расчета средней одноканальной проницаемости PAP-каналов использовалась методика FCS для подсчета количества каналов на везикулу (36, 37). Каналы были помечены флуорофором, тетраметилродамин кадаверином, с использованием дициклогексилкарбодиимида в качестве сшивающего реагента (фиг. 2 E ). Процесс маркировки был оптимизирован, чтобы гарантировать, что все каналы были помечены ( SI, приложение , рис. S4 – S6), а меченые каналы были включены в липосомы PC / PS.Двухвидовая модель была использована для подбора автокорреляционных кривых как липосом, так и мицелл, чтобы отличить их от свободных флуорофоров. Аппроксимация кривой дала количество флуоресцентных липосом ( N Liposomes ) (обратная амплитуда корреляционной функции) в конфокальном объеме. Затем липосомы солюбилизировали в 2,5% (мас. / Об.) Октилглюкозиде (OG) для высвобождения меченых каналов в мицеллы (рис. 2 E ), и получали количество мицелл ( N Мицеллы ). по примерке.

    Как и ожидалось, время диффузии ( τ d ) для меченых каналов в липосомах было больше, чем для каналов в мицеллах детергента (рис. 2 F ). Размер мицелл детергента с каналами и без них, определяемый как FCS, так и динамическим светорассеянием, был одинаковым, что означает, что большинство мицелл содержат только одну канальную молекулу (рис. 2 F и SI, приложение , таблица S2). Рассчитанная впоследствии эффективность вставки ( SI Приложение , рис.S7) показывает, что если бы мицеллы содержали два или три канала, эффективность внедрения была бы лучше 100%, что невозможно. С учетом этих соображений эффективности введения, вместе с измерениями размера и количеством детергента, использованного во время экспериментов FCS, наиболее вероятно, что большинство мицелл содержали только один канал. Однако даже если бы некоторые мицеллы содержали два канала на мицеллу, экспериментально определенные значения проницаемости для одноканального материала упали бы только в два раза, не влияя на порядок величины определенной проницаемости.

    Более низкая амплитуда корреляции указывает на то, что солюбилизация создает большое количество флуоресцентных мицелл (фиг. 2 G ). Количество меченых каналов на липосому ( N каналов ) рассчитывали как отношение N Мицеллы / N Липосомы . По сравнению с теоретическим количеством каналов, которые можно было бы вставить в липосому диаметром ∼150 нм, размером, используемым в наших экспериментах, рассчитанное количество соответствовало эффективности вставки ∼45% ( SI Приложение , рис.S7). Поскольку флуорофорное мечение снижает водную проводимость каналов PAP в режиме сжатия ( SI Приложение , рис. S8), одноканальная проницаемость (рис. 2 H ) была рассчитана с использованием количества каналов, определенных FCS, и проницаемости. данные получены с немаркированными каналами для обоих режимов (рис. 2 D ). В режиме усадки канал PAP имеет водопроницаемость 1,1 (± 0,3) × 10 –16 см 3 / с, что соответствует 3,7 (± 1,2) × 10 6 молекул воды в секунду.В режиме набухания водопроводимость канала на ~ 2 порядка выше, чем в режиме усадки, с измеренной проницаемостью 1,0 (± 0,3) × 10 -14 см 3 / с, что соответствует 3,5 (± 1,0) × 10 8 молекул воды в секунду.

    MD-моделирования

    MD-расчеты (39) были выполнены с системой из 25 регулярно расположенных PAP-каналов в бислое 1-пальмитоил-2-олеоил- sn -глицеро-3-фосфатидилхолина (POPC), окруженном водой. молекулы (рис.3 А ). Моделирование выявило несколько интересных особенностей. Во-первых, отдельные каналы демонстрировали переходы смачивание-осушение, то есть средняя доля каналов, заполненных водой, колебалась в течение времени моделирования (рис. 3 B и Movie S2). После 30 нс безудержного моделирования в среднем 40% каналов были заполнены водой, независимо от того, было ли моделирование инициировано заполненными водой или пустыми каналами PAP. Рис. 3 C иллюстрирует занятость типичного канала PAP на отрезке 150 нс траектории MD, показывая, что для перехода канала от полностью влажного состояния к полностью сухому требуется менее 3 нс.Вероятность заполнения водой одного канала (рис. 3 C , вставка ), усредненная по всем микроскопическим состояниям, наблюдаемым в нашем МД-моделировании, имеет два максимума, соответствующих сухому и влажному состояниям. Снимки на рис. 3 D иллюстрируют микроскопическую конформацию канала до и после переходов смачивание – осушение. Такие переходы также наблюдались в других биологических и искусственных системах каналов (40–42). Во-вторых, каналы PAP имели склонность к агрегированию в кластеры (рис.3 E ). Например, в моделировании длительностью 240 нс, инициированном с заполненными водой каналами, среднее количество каналов, входящих в кластер, увеличилось с 1 до 13 (Movie S3). Визуальный осмотр выявил водородные связи между карбоксильными и аминогруппами в пептидных цепях соседних каналов, стабилизирующие агрегаты. В-третьих, каналы показали значительную динамику в липидном бислое. Хотя боковые цепи пептида оставались жесткими в модели Гаусса из-за межцепочечных водородных связей (рис.1 A и B ), боковые цепи проявляли большую гибкость, поскольку они взаимодействовали с гидрофобным ядром липидного бислоя (Movie S4). Кроме того, каналы PAP имели тенденцию быть наклонными относительно плоскости мембраны, и хотя угол значительно варьировался от канала к каналу ( SI Приложение , рис. S9), наиболее вероятный угол составлял 25 °. Было замечено, что несколько каналов наклонились настолько, что больше не охватывали мембрану.

    Рис. 3.

    МД-моделирование каналов PAP в липидной среде показывает переходы поры смачивание-осушение и тенденцию каналов к агрегированию.( A ) Вид смоделированной системы в разрезе. Каналы PAP изображены фиолетовым цветом, бислой POPC — зеленым, а молекулы воды показаны красными и белыми сферами Ван-дер-Ваальса. На изображении показана система через 1 нс после введения молекул воды в каналы. ( B ) Средняя доля каналов, содержащих молекулы воды, как функция времени моделирования. Независимо от того, было ли моделирование начато с пустых или заполненных водой каналов, система уравновешивала ~ 40% каналов, содержащих воду.На этом графике 0 нс соответствует началу свободного уравновешивания. Планки погрешностей представляют собой ошибку среднего. ( C ) Число молекул воды, присутствующих в канале PAP во время репрезентативного фрагмента траектории MD. На вставке показана нормализованная вероятность наблюдения данного количества молекул воды в канале PAP. Вероятность рассчитывалась путем изучения занятости всех каналов в течение последних 200 нс двух траекторий МД, дискретизированных каждые 0,1 нс.Красные пунктирные линии указывают моменты времени снимков, показанных в D . ( D ) Смачивание / осушение канала PAP. Канал показан в виде пурпурных сфер Ван-дер-Ваальса, липиды POPC показаны в виде зеленой палочки, а молекулы воды показаны красными и белыми сферами Ван-дер-Ваальса. Голубые стрелки указывают область канала, которая использовалась для определения занятости и проницаемости каналов. ( E ) Последовательность снимков, иллюстрирующих агрегацию каналов PAP в липидном бислое.На каждом изображении показан вид сверху на систему моделирования. Каналы PAP изображены фиолетовым цветом, липиды POPC показаны зеленой полосой, а вода не показана. При освобождении от ограничений каналы мигрируют через мембрану и образуют кластеры. Для моделирования, инициированного с использованием каналов, заполненных водой, средние размеры кластеров с SD были следующими: 0 нс, 1.0 ± 0.0; 57 нс, 1,9 ± 1,4; 115 нс, 3 ± 3; 173 нс, 8 ± 6; и 230 нс, 13 ± 13. Моделирование, начатое с пустыми каналами, показало аналогичное поведение кластеризации.

    Водопроницаемость была рассчитана с использованием модели коллективной диффузии для системы в равновесии (43). Чтобы проверить его пригодность, этот метод был впервые использован для расчета проницаемости AQP1. Расчетное значение 2,0 (± 0,1) × 10 –13 см 3 / с находилось в диапазоне ранее определенных значений (1,4–2,9 × 10 –13 см 3 / с) (44). Для моделирования на каналах PAP, среднеквадратичное отклонение (RMSD) координат каналов относительно их кристаллографических координат ( SI Приложение , рис.S10) и доля заполненных водой каналов (рис. 3 B ) показали, что система пришла к равновесию через 30 нс. Следовательно, данные о траектории МД с того времени использовались для расчета водопроницаемости. Моделирование показало очень похожую среднюю проницаемость независимо от того, было ли моделирование начато с заполненными водой или пустыми каналами, 1,9 (± 0,4) × 10 −14 см 3 / с и 1,5 (± 0,5) × 10 −14 . см 3 / с соответственно. Отдельные каналы показали значительную изменчивость со значениями проницаемости от 0.От 1 до 3,1 × 10 −14 см 3 / с при моделировании 240 нс. Средний наклон канала мало коррелировал с его водопроницаемостью при условии, что канал оставался доступным для воды с обеих сторон мембраны. Из 50 смоделированных каналов около 10 каналов показали низкую проводимость воды (<3 × 10 −15 см 3 / с) в любой момент моделирования МД. В любой момент во время моделирования в среднем примерно девять из этих десяти были лишены воды, а вход семи из этих десяти был заблокирован фенилаланиновой цепью.Для одного канала с низкой проводимостью одна ацильная цепь липидной молекулы вошла в канал, полностью блокируя его на оставшуюся часть (> 200 нс) моделирования (Movie S5 и SI, приложение , рис. S11). Мы предполагаем, что увеличение доли каналов с низкой проводимостью в режиме сжатия одним из описанных выше механизмов может снизить осмотическую проницаемость по сравнению с таковой в режиме набухания. Однако моделирование режима сжатия, в котором уменьшалась площадь, занимаемая каналами и липидами, не выявило увеличения количества каналов с низкой проводимостью.Для исследования этого эффекта потребуется более длительное и детальное моделирование.

    Поведение самосборки

    Пиллярные [5] ареновые каналы могут быть упакованы в липидные мембраны с очень высокой плотностью. Метод медленного диализа (45) был использован для проведения экспериментов по самосборке с каналами PAP и липидами в широком диапазоне mCLR. Как и в случае мембранных белков (46), концентрация PAP-каналов в мембране оказывает значительное влияние на морфологию образующихся липидных агрегатов PAP-канал-канал, что наблюдается с помощью электронной микроскопии (ЭМ) с негативным окрашиванием (рис.4 А ). Когда концентрация канала была низкой (ниже mCLR 0,05), диализ производил везикулы в основном диаметром 100-200 нм. Когда mCLR увеличивалось до ~ 0,5, везикулы росли примерно до 1 мкм в диаметре. При mCLR 0,714 начали формироваться пластинчатые мембраны. При mCLRs выше 1 агрегаты каналов наблюдались в дополнение к мембраноподобным морфологиям (см. SI Приложение , рис. S12, для различных морфологий агрегатов, наблюдаемых во всем диапазоне mCLR).Таким образом, увеличение плотности канала в мембране изменяет кривизну липидного бислоя и приводит к образованию плоских мембран. MCLR, при котором PAP-канал – липидные агрегаты переходят от изогнутых к плоским мембранам, был близок к 0,5, по сравнению с диапазоном 0,02–0,125 для большинства мембранных белково-липидных агрегатов (45). Переход при более низком mCLR для агрегатов PAP канал – липид может быть объяснен площадью поперечного сечения канала PAP, которая меньше, чем у большинства мембранных белков.Для дальнейшего анализа упаковки каналов в мембранах везикулы, содержащие канал PAP, полученные при mCLR 0,909, были приготовлены методом углеродного сэндвича (47) и проанализированы с помощью крио-ЭМ (рис. 4 B , слева ). Спектры мощности изображений показали размытые дифракционные пятна первого порядка, указывающие на наличие очень плотно упакованных или даже несколько упорядоченных областей с постоянными решетки a = b = 21 Å и γ = 120 ° (рис. B , Правый ).Учитывая, что вся площадь поперечного сечения канала составляет ∼300 Å 2 , одна элементарная ячейка внутри 2D кристалла может вместить только одну канальную молекулу. Каналы PAP, скорее всего, плотно упакованы в гексагональном расположении. Молекулярная модель этих плотно упакованных листов PAP показана на рис. 4 C .

    Рис. 4.

    Концентрация каналов PAP влияет на морфологию самоорганизующихся липидных агрегатов канал-липид. ( A ) ЭМ-изображения с негативным окрашиванием демонстрируют характерную морфологию агрегатов, образованных при различных молярных соотношениях каналов и липидов (mCLR).Увеличение mCLR от 0,05 до 0,2 до 0,625 до 0,714 привело к переходу морфологии от мелких пузырьков к крупным пузырькам и, наконец, к плоским мембранам. Масштабные линейки — 100 нм. ( B ) ( Left ) Крио-ЭМ изображение самоорганизующегося агрегата канал-липид, сформированного при mCLR 0,909, который был заморожен в трегалозе. (Масштаб, 100 нм.) ( Правый ) Спектр мощности, который показывает размытые дифракционные пятна первого порядка, что указывает на то, что каналы PAP образуют несколько упорядоченный гексагональный массив с размерами решетки a = b = 21 Å и γ = 120 °.(Масштаб, 0,5 нм -1 .) ( C ) Вид сверху ( слева, ) и под наклоном ( справа, ) молекулярной модели частично упорядоченного массива гексагонально упакованных каналов PAP в липидном бислое. Кольца внутренних каналов (диметоксибензол) отображаются как непрозрачные темно-фиолетовые поверхности, фенилаланиновые ветви отображаются как полупрозрачные фиолетовые поверхности, а молекулы липидов отображаются как прозрачные серые многоугольники. Для наглядности вода не показана. Модель является результатом МД-моделирования, основанного на упорядочении, наблюдаемом на крио-ЭМ-изображениях.(Шкала, 2,1 нм.)

    Отторжение растворенных веществ и ионная селективность

    Измерения светорассеяния в остановленном потоке также проводили в присутствии осмолитов с разной молекулярной массой ( SI, приложение , рис. S13 – S15). Коэффициент отражения для каждого осмолита рассчитывали как отношение измеренной проницаемости для воды в его присутствии к проницаемости в присутствии полностью удерживаемого осмолита (Dextran500) (48). Исходя из коэффициента отражения 0,9, граница по молекулярной массе канала PAP была определена как ∼420 Да ( SI Приложение , рис.S16), что соответствует диаметру пор ∼5 Å. Ионную селективность канала определяли с помощью экспериментов с патч-зажимом. Соотношение напряжение-ток показало, что каналы PAP являются катион-селективными ( SI, приложение , рис. S17), что и ожидалось, поскольку канал имеет пять карбоксильных групп на каждом входе. Порядок ионной селективности: NH 4 + > Cs + > Rb + > K + > Na + > Li + > Cl ( SI Приложение , таблица S3).

    Сравнение каналов PAP с AQP и CNT

    Водопроницаемость канала PAP в условиях набухания всего на один порядок ниже, чем у AQP1, AQP с самой высокой водопроницаемостью (11,7 × 10 −14 см 3 / с) (49) и близка к таковой для УНТ (2,61 × 10 −14 см 3 / с) (12). Если в разделительных материалах предполагается использовать водные каналы, важно учитывать их эффективную площадь поперечного сечения.AQP занимают большую площадь поперечного сечения в мембране (∼9 нм 2 ), но фактическая водная пора представляет только очень небольшую часть занимаемой площади мембраны ( SI, приложение , рис. S18). Это компенсирует высокую водопроницаемость AQP, даже если мембрана очень плотно заполнена AQP, например, в 2D кристаллах (1, 45). С учетом площадей поперечного сечения канала ПАП (3,0 нм 2 ), AQP1 (9,0 нм 2 ) (50) и УНТ (2,1 нм 2 ) (12, 51) одно- Проницаемость канала PAP-канала на площадь поперечного сечения аналогична проницаемости наиболее водопроницаемых AQP и CNT ( SI Приложение , рис.S18). Искусственные водные каналы обеспечивают два дополнительных преимущества по сравнению с канальными белками, а именно высокую физико-химическую стабильность, а также растворимость и совместимость с органическими растворителями. Последнее особенно важно для изготовления мембран, поскольку при переработке полимерных мембран используются органические растворители. Метод, основанный на заливке растворителем для самосборки искусственных водных каналов в пластинчатых амфифильных блок-сополимерах, может позволить масштабируемое производство мембран с высокой проницаемостью.

    Каналы PAP также имеют преимущества перед CNT. Во-первых, структура канала PAP может быть дополнительно изменена, чтобы размер пор был совместим для использования при опреснении воды. Большинство известных в настоящее время искусственных водных каналов имеют диаметр пор менее 0,6 нм ( SI Приложение , таблица S1), но УНТ с таким размером пор пока не могут быть синтезированы (4). Кроме того, искусственные каналы со специально разработанными размерами пор могут быть полезны не только для очистки воды, но также имеют многообещающие перспективы в других областях, предлагаемых в настоящее время для систем на основе УНТ, таких как зондирование биомолекул, разделение газов, доставка лекарств и защитные ткани (4⇓– 6, 15, 52).Во-вторых, большинство УНТ, производимых сегодня в больших количествах, страдают от неорганизованной архитектуры (4), что значительно ограничивает их использование в приложениях, которые зависят от транспорта через их поры. Представленные здесь экспериментальные и имитационные исследования демонстрируют, что каналы PAP выровнены в липидных бислоях и что каналы PAP могут образовывать двумерные массивы, имитирующие массивы кристаллических белков, обнаруженные в некоторых биологических мембранах, таких как мембраны клеточных волокон глаза млекопитающих (53), сетчатка стержневые мембраны (54) и фотосинтетические мембраны (55).Плотность упаковки каналов ПАП (2,6 × 10 5 / мкм 2 ) выше, чем у 2D кристаллов AQP (8,6 × 10 4 / мкм 2 для AQP1 и 9,5 × 10 4 / мкм 2 для AQP0) (56, 57) и на два порядка выше, чем у современных мембран на основе УНТ (0,1 ~ 2,5 × 10 3 / мкм 2 ) (12, 58⇓⇓ – 61) ( SI Приложение , Таблица S4). Принимая во внимание эффективные площади пор в поперечном сечении мембран, упаковка каналов PAP при mCLR, близком к 0.5 также намного более эффективен, чем циклические пептидные нанотрубки в блок-сополимерных мембранах (62). В-третьих, искусственные каналы на основе pillar [n] аренов предоставляют возможность простых модификаций их боковых цепей для изменения их транспортных свойств. По сравнению с гидразид-присоединенным столбиком [n] ареном (23), представленные пептидно-присоединенные столбчатые [5] ареновые каналы имеют значительно улучшенную водопроницаемость и характеристики встраивания в мембрану. Недостатком текущего канала PAP является избирательность по отношению к субстрату.С отсечкой по молекулярной массе 420 Да канал не подходит для удаления соли и других мелких растворенных веществ. Однако способность присоединять различные заместители к каркасу столбца [5] арена может обеспечить способ повышения селективности. В целом, это исследование показывает перспективность создания искусственных водных каналов на основе арена [5], имитирующих высокую проницаемость биологических водных каналов и углеродных нанотрубок.

    Материалы и методы

    SI Приложение предоставляет подробные материалы и методы, включая подготовку липидных везикул, измерения водопроницаемости, водопроницаемость гигантских однослойных везикул (GUV), процедуру маркировки и оценку эффективности маркировки, FCS, моделирование MD, самовыражение. -сборка PAP-канала / липидных агрегатов и ЭМ-изображения, а также отторжение растворенных веществ.

    Благодарности

    T.W. является следователем Медицинского института Говарда Хьюза. К.Д. была поддержана в рамках соглашения о совместных исследованиях с инженерно-исследовательским центром инженерных войск армии США ― Научно-исследовательской лабораторией инженерно-строительной техники. Авторы выражают признательность за суперкомпьютерное время, предоставленное в рамках гранта MCA05S028 на выделение средств Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) и суперкомпьютерной системы Blue Waters petascale в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн.