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

• Profil minimalny spełniający typowe kryteria nośności i ugięć dla stropu 5 m × 5 m, podpartego dwoma belkami co 1,6 m, to dwuteownik stalowy klasy IPE 220 (lub sztywniejsze HEB 160 / HEA 200 ze stali S235/S275).
• Ostateczny dobór profilu, sposobu podparcia i zakotwień musi potwierdzić uprawniony inżynier konstruktor po ocenie rzeczywistych obciążeń i stanu stropu.

Kluczowe punkty
• Rozpiętość belki L = 5 m, szerokość pasa obciążenia 1,6 m
• Szacunkowe obciążenie normowe: 6,5 kN/m² → 10,4 kN/m na belkę
• Wymagany wskaźnik wytrzymałości W ≈ 140 cm³ oraz moment bezwładności I ≈ 2000 cm⁴ (dla ugięcia L/250)
• IPE 220 (W = 252 cm³, I = 2380 cm⁴) zapewnia ok. 1,8-krotny zapas nośności i ugięcie ≈ 14 mm (< 20 mm)

Szczegółowa analiza problemu

1. Założenia obciążeniowe (normy EN 1991-1-1):

   • Ciężar własny + warstwy podłogowe ~4,5 kN/m²
   • Obciążenie użytkowe kat. A (mieszkalna) 2,0 kN/m²
   • q = (4,5 + 2,0) kN/m² × 1,6 m = 10,4 kN/m

2. Analiza statyczna pojedynczej belki (swobodnie podpartej)

   • Moment maksymalny:
     \[ M_{max} = \frac{qL^{2}}{8} = \frac{10{,}4 \times 5^{2}}{8} \approx 32{,}5 \,\text{kN·m} \]
   • Wymagany wskaźnik wytrzymałości (S235, k{m}=1,0):
     \[ W{req} = \frac{M_{max}}{f_y} \approx \frac{32{,}5 \times 10^{6}}{235 \times 10^{6}} = 138 \,\text{cm}^3 \]

3. Kontrola ugięcia (kryterium SGU, L/250)
   \[ \delta = \frac{5qL^{4}}{384EI} \le \frac{L}{250} = 20 \text{mm} \]
   → I_{req} ≈ 2 000 cm⁴.

4. Dobór przekroju wg PN-EN 1993-1-1 (stal S235/S275):

   • IPE 200: W = 349 cm³, I = 1430 cm⁴ (użytkowo za małe I)
   • IPE 220: W = 252 cm³, I = 2380 cm⁴ ✔
   • HEA 200: W = 389 cm³, I = 3890 cm⁴ ✔
   • HEB 160: W = 395 cm³, I = 2550 cm⁴ ✔

5. Podparcie i przekazywanie obciążeń

   • Minimalna długość oparcia na murze nośnym: ≥ 150 mm (norma EN 1992-1-1)
   • Dopuszczalne naprężenia w murze sprawdzić; w razie wątpliwości zaprojektować poduszkę betonową lub stalową nakładkę rozkładającą siły.
   • Jeżeli brak ciągłych ścian nośnych, wymagane stalowe słupy i fundamenty punktowe zbrojone B25/B30.

6. Współpraca belki ze stropem

   • Belka powinna pracować jako podpora wtórna – nie podnosić gwałtownie stropu (ryzyko spękań).
   • Stosuje się przekładki elastomerowe lub zaprawy szybkotwardniejące o wysokiej wytrzymałości na ściskanie (≥ 60 MPa) w szczelinie 2-5 mm.
   • Belkę kotwi się chemicznie (M16-M20, żywica epoksydowa) lub mechanicznie do płyty stropowej, aby wyeliminować wyboczenie boczne (system LTB).

Aktualne informacje i trendy

• Skanowanie laserowe i modelowanie BIM do inwentaryzacji istniejącego zbrojenia przed wzmocnieniem.
• Coraz powszechniejsze hybrydowe wzmocnienia: stalowa belka + pasma CFRP (carbon-fibre-reinforced polymer) klejone od spodu stropu dla zmniejszenia ugięć.
• W projektach renowacyjnych stosuje się belki walcowane o podwyższonej wytrzymałości S355, co pozwala ograniczyć wysokość profilu przy tej samej nośności.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dwuteownik typu IPE ma węższe półki, HEA/HEB – półki szersze i grubsze, dzięki czemu uzyskuje się większą sztywność przy zbliżonej wysokości.
• Ugięcie stropu może wynikać z pełzania betonu, przeciążenia lub degradacji stali zbrojeniowej; sama belka stalowa nie usuwa pierwotnej przyczyny, a jedynie ogranicza dalsze odkształcenia.
• W przypadku prób „prostowania” stropu stosuje się siłowniki hydrauliczne 20-40 t z kontrolą odkształceń (dial-gauges); operacja wymaga scenariusza podnoszenia ≤ 1 mm/dzień.

Aspekty etyczne i prawne

• W Polsce wszelkie roboty konstrukcyjne wymagające ingerencji w ustrój nośny muszą być zaprojektowane przez osobę z uprawnieniami budowlanymi do projektowania bez ograniczeń (Prawo budowlane art. 14, art. 20).
• Wykonawca jest zobligowany do stosowania wyrobów budowlanych posiadających deklarację właściwości użytkowych (CPR 305/2011).
• Samowolne wzmocnienie może skutkować odpowiedzialnością karną (art. 91a PB) i utratą odszkodowania z polisy.

Praktyczne wskazówki

1. Zamówić ekspertyzę konstrukcyjną; koszt rzędu 1500-3500 PLN to ułamek potencjalnych szkód.
2. W projekcie wymóc obliczenia SGN i SGU oraz rysunki wykonawcze detali zakotwień.
3. W fazie realizacji prowadzić monitoring ugięć (niwelator, optyczna łata pomiarowa, pomiar przed i po montażu, następnie co kwartał).
4. Zabezpieczyć profil antykorozyjnie (grunt epoksydowy + farba poliuretanowa, klasa C3 lub C4 wg PN-EN ISO 12944).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Dane normowe przyjęte dla kategorii A; magazyn, archiwum lub garaż wymaga 3-5 krotnie większego Q.
• Belka walcowana ≈ 220 mm ma wysokość zabudowy ok. 22 cm; należy sprawdzić kolizję z instalacjami podstropowymi.
• Jeśli strop jest gęstożebrowy Teriva/Fert – rozstaw żeber ≈ 60 cm – podparcie punktowe może lokalnie kruszyć żebra; konieczna płyta rozkładająca siły.

Sugestie dalszych badań

• Analiza możliwości zastosowania belek zespolonych stal-beton (shear studs + wylewka 5 cm) zwiększających sztywność przy niewielkiej masie.
• Ocena skuteczności taśm CFRP w redukcji ugięć długotrwałych; porównanie kosztów wzmocnienia 1 m² stropu metodą stalową vs kompozytową.
• Badania nieniszczące stropu (radar GPR) w celu określenia przekrojów prętów zbrojeniowych i ich korozji.

Krótkie podsumowanie

Minimalnym, bezpiecznym w większości standardowych (mieszkalnych) przypadków profilem do podparcia stropu 5 m × 5 m w dwóch liniach co 1,6 m jest dwuteownik IPE 220; bardziej sztywne i zalecane są HEB 160 lub HEA 200. Aby zagwarantować prawidłowe przeniesienie sił i uniknąć nadmiernych ugięć, niezbędne są: właściwe podparcia na ścianach lub słupach, kontrolowane podparcie stropu oraz projekt wykonany przez uprawnionego konstruktora. Wszelkie prace należy poprzedzić ekspertyzą techniczną – tylko ona da pewność bezpieczeństwa użytkowników i zgodności z prawem budowlanym.