Dwuteownik IPE 220, HEB 160 czy HEA 200 do podparcia ugiętego stropu betonowego 5x5m

Pytanie

jakim dwuteownikiem podeprzeć strop ugięty strop betonowy 5m x 5m w 2 miejscach umieszczonymi co 160 cm

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Przy typowych obciążeniach mieszkalnych minimalnym profilem spełniającym warunki nośności i ugięcia jest dwuteownik IPE 220.
• Bardziej sztywne i z większą rezerwą nośności są profile HEB 160 lub HEA 200 (rekomendacja praktyczna).
• Ostateczny dobór MUSI zatwierdzić uprawniony inżynier konstruktor po oględzinach stropu i sprawdzeniu podpór.

Kluczowe punkty
• Moment obliczeniowy ≈ 45 kNm
• Wymagany wskaźnik wytrzymałości W_min ≈ 210 cm³
• IPE220: W = 252 cm³, δ ≈ 14 mm (< L/250)
• HEB160: W = 220 cm³, δ ≈ 12 mm
• HEA200: W = 389 cm³, δ ≈ 10 mm

Szczegółowa analiza problemu

1. Dane wejściowe (przyjęcia projektowe)

• Rozpiętość belki L = 5 m
• Pas obciążenia na jedną belkę b = 1,60 m
• Obciążenia charakterystyczne (typowy strop żelbetowy 12-15 cm + posadzki):
 • G (ciężar własny + warstwy) ≈ 4,5 kN/m²
 • Q (użytkowe, kategoria A) = 2,0 kN/m²
• Stal S 235 lub S 275 (f_y = 235/275 MPa)

2. Model statyczny

Belka swobodnie podparta na końcach, przenosząca równomiernie rozłożone obciążenie liniowe q = (G+Q)·b.

3. Obciążenia

Charakterystyczne: q_k = (4,5 + 2,0) kN/m² × 1,6 m = 10,4 kN/m
Obliczeniowe (ULS, Eurokod):
q_d = 1,35·G + 1,5·Q = 1,35·7,2 + 1,5·3,2 = 14,5 kN/m

4. Nośność (ULS)

M_max = q_d · L² / 8 = 14,5 · 5² / 8 ≈ 45 kNm
Wymagany moduł przekroju
W_req = M_max / f_yd ≈ 45·10⁶ N mm / (235/1,1 MPa) ≈ 210 cm³

5. Ugięcie (SLS)

δ_max = 5 q_k L⁴ / (384 E I)
• IPE 220 (I = 2770 cm⁴) → δ ≈ 14 mm
• HEB 160 (I = 2490 cm⁴) → δ ≈ 12 mm
• HEA 200 (I = 3690 cm⁴) → δ ≈ 10 mm
Dopuszczalne ugięcie wg PN-EN (L/250) = 20 mm → wszystkie spełniają.

6. Wymagania montażowe

1. Oparcie na pewnych ścianach nośnych lub stalowych słupach; długość podparcia ≥ 80 mm.
2. Wyrównanie poziomu klinami stalowymi/epoksydowymi podlewkami.
3. Podniesienie (sprzężenie) stropu hydrauliką przed wprasowaniem belek, aby zlikwidować część ugięcia.
4. Zabezpieczenie stali: farba p-poż lub natrysk gipsowy ≥ 25 mm.
5. Dokumentacja powykonawcza oraz odbiór przez kierownika budowy.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz powszechniejsze jest wzmacnianie stropów hybrydowo: stalowa belka + kotwy chemiczne + płyty CFRP.
• Skanowanie 3-D (LIDAR) / sklerometria do oceny rzeczywistej grubości i zbrojenia.
• Modele BIM służą do koordynacji kolizji i optymalizacji wielkości profili.
• Rośnie stosowanie stali klasy S355/S420 – przy tej klasie możliwe byłoby zmniejszenie profilu do IPE200.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dwuteownik musi być zabezpieczony przed wyboczeniem bocznym – w praktyce strop działa jak rozpór półek, ale wymagana jest kotwa lub węzły zapobiegające obrocie.
• Jeżeli na stropie stoją ścianki działowe, ich ciężar trzeba doliczyć do G.
• W przypadku znacznego korodowania zbrojenia lepiej rozważyć układ trzech belek w mniejszym rozstawie (≈1,25 m).

Aspekty etyczne i prawne

• Projekt podpór to „istotny element konstrukcji” – zgodnie z art. 5 Prawa budowlanego wymaga projektu podpisanego przez osobę z uprawnieniami konstrukcyjno-budowlanymi.
• Niedopuszczalne jest samowolne dobranie belek na podstawie porad internetowych – grozi odpowiedzialność karna i cywilna.
• W strefach pożarowych E-R-I ≥ 120 min należy zapewnić odpowiednią izolację cieplną stali (np. natrysk Vermiculite).

Praktyczne wskazówki

1. Wstępne podparcie stropu stemplem przed wyciśnięciem hydrauliką do poziomu projektowanego.
2. Docelową belkę wprowadzić na podkładkach teflonowych, co ułatwi przesunięcie i uniknie tarcia.
3. Po ustabilizowaniu – wypełnić przestrzeń między belką a płytą zaprawą skurczową klasy C35/45.
4. Monitorować ugięcie przez 3 miesiące (czujniki przemieszczeń, niwelator).
5. Po zakończeniu robót odtworzyć izolacje akustyczne i przeciwpożarowe.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Nieznana grubość stropu → duży błąd w obciążeniu G; konieczne odkucie próbne lub skan radarowy.
• Ściany nośne z pustaków mogą wymagać poduszek żelbetowych, aby przyjąć reakcję ~40 kN na podporę.
• Jeśli belki będą odsłonięte w przestrzeni użytkowej, trzeba zwrócić uwagę na drgania i estetykę (wykończenie gips-karton).

Sugestie dalszych badań

• Analiza FEM całego stropu z belkami stalowymi → optymalizacja liczby podpór.
• Porównanie z alternatywą: podklejenie stropu taśmami CFRP (dla małych ugięć).
• Badania dynamiczne (częstotliwość własna) po wzmocnieniu – ważne przy nadbudowach drewnianych.
• Literatura: PN-EN 1992-1-1, PN-EN 1993-1-1, raporty SCI P360, P405 (projecting composite floors).

Krótkie podsumowanie

Minimalnie wystarczy dwuteownik IPE 220, lecz z uwagi na sztywność i zapas dopuszczalne i częściej stosowane są HEB 160 lub HEA 200. Dokładny profil, sposób podparcia oraz procedurę montażową musi zatwierdzić uprawniony konstruktor po zbadaniu stanu stropu i podpór. Przestrzeganie Eurokodów, właściwe zabezpieczenie przeciwpożarowe oraz kontrola ugięcia w czasie eksploatacji są kluczowe dla trwałości i bezpieczeństwa wzmocnienia.