Dwuteownik HEB 180/200 do podparcia ugiętego stropu betonowego 5x5m – dobór i montaż

Pytanie

jakim dwuteownikiem podeprzeć strop ugięty strop betonowy 5m x 5m w 2 miejscach

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Nie podając dokładnych danych o grubości i stanie stropu, rodzaju obciążeń oraz sposobie oparcia belek, można podać jedynie przedział profili stalowych.
• Przy typowym stropie żelbetowym (grubość 14-18 cm, obciążenie całkowite ok. 5-6 kN/m²) i rozpiętości 5 m najczęściej stosuje się dwuteowniki:
   • HEB 180 ÷ 200 lub
   • IPE 300 (ew. HEA 200)
  umieszczone w dwóch liniach podparcia.
• Ostateczny dobór wymiaru, stali, klasy spoin i sposób zamocowania MUSI wykonać uprawniony inżynier konstruktor po oględzinach i obliczeniach.

Szczegółowa analiza problemu

1. Założenia obciążeniowe
    • Ciężar własny stropu (15 cm żelbet + posadzki) ≈ 4 kN/m²
    • Warstwy wykończeniowe ≈ 1 kN/m²
    • Obciążenie użytkowe (mieszkalne) ≈ 1,5…2 kN/m²
    • Razem charakterystycznie \( q_k ≈ 6 kN/m² \)

2. Idealizowany schemat
    • Dwie belki równoległe do siebie podparte na ścianach nośnych, rozpiętość L = 5 m.
    • Każda belka przejmuje pas stropu o szerokości 2,5 m.
    → Obciążenie liniowe:
    \[ w = q_k \times 2,5 \text{ m} ≈ 15 \text{ kN/m} \]
    • Obciążenie obliczeniowe według PN-EN 1990 (1,35G+1,5Q):
    \[ w_d = 1,35 \times 12,5 + 1,5 \times 2,5 ≈ 21{,}9 \text{ kN/m} \]

3. Wymagany moduł wytrzymałości
    Maksymalny moment dla belki swobodnie podpartej:
    \[ M_{max} = \frac{w_d L^2}{8} ≈ \frac{21,9 \times 5^2}{8} = 68{,}4 \text{ kNm} \]
    Potrzebny moduł dla stali S235:
    \[ Wy \ge \frac{M{max}}{f_y} = \frac{68{,}4 \times 10^{6}}{235 \times 10^{6}} ≈ 0{,}29 \text{ dm}^3 = 290 \text{ cm}^3 \]

4. Selekcja profili (wyciąg z tabel)
    • IPE 240 W = 347 cm³ (ugięcie graniczne ~L/300 ≈ 17 mm – zwykle OK)
    • IPE 300 W = 692 cm³ duży zapas nośności i sztywności
    • HEB 180 W = 575 cm³ szersza stopa, korzystne kotwienie
    • HEA 200 W = 389 cm³ kompromis masa/sztywność

5. Ugięcie (SGU)
    Dopuszczalne: \( f_{dop} = L/250 = 20 \text{ mm} \)
    Przykładowo dla HEB 180 przy powyższym obciążeniu obliczeniowym:
    \[ f \approx \frac{5 wd L^4}{384 E I} \quad (\text{wynik} \approx 12\text{ mm}) < f{dop} \] – spełnia.

6. Oparcie i przeniesienie reakcji
    • Reakcja podpory: \( R = w_d L / 2 ≈ 54,8 kN \).
    • Ściana lub słup musi przenieść dodatkowe ~110 kN od obu belek, co wymaga oceny wytrzymałości muru i ewentualnych poduszek żelbetowych.

7. Technologia montażu
    • Wykucie gniazd min. 150 mm, zabezpieczenie antykorozyjne profili, klinowanie belki do stropu podnośnikami śrubowymi/hydraulicznymi, wypełnienie luzów zaprawą bezskurczową.
    • Belki łączone z płytą za pomocą kołków kotwiących lub blach węzłowych ograniczających wyboczenie boczne.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz częściej stosuje się hybrydowe wzmocnienia: belka stalowa + naklejane taśmy CFRP, co zmniejsza wysokość zabudowy i masę konstrukcji.
• Normy projektowe PN-EN 1992-1-1 oraz PN-EN 1993-1-1 pozostają aktualnym zestawem odniesienia.
• Rynek prefabrykowanych belek z cienkościennych profili walcowanych na zimno (np. Sigma, Z) rośnie, ale przy 5 m rozpiętości klasyczny gorącowalcowany HEB/IPE wciąż jest ekonomiczniejszy.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• HEA/HEB mają szerszą stopę niż IPE; łatwiej je kotwić i są mniej podatne na zwichrzenie.
• Belka powinna być dosunięta do spodu płyty, ale NIE powinna wybijać krzywizny stropu jednorazowo; stosuje się stopniowe podnoszenie (2-3 mm/dzień).
• W strefach o dużej wilgotności warto rozważyć stal ocynkowaną lub zabezpieczenie powłokami poliuretanowymi klasy C3-C4.

Aspekty etyczne i prawne

• Podparcie stropu to ingerencja w element nośny – wg Prawa budowlanego (art. 29 ust. 3) wymaga zgłoszenia lub pozwolenia i projektu podpisanego przez konstruktora z uprawnieniami.
• Odpowiedzialność za błędny dobór elementu ponosi projektant; wykonawca nie powinien wprowadzać zmian „z głowy”.
• Należy zapewnić ewakuację użytkowników podczas podnoszenia stropu i przestrzegać przepisów BHP dotyczących pracy na wysokości i pod udźwigiem.

Praktyczne wskazówki

• Zrób inwentaryzację: laserowy pomiar ugięcia, skanowanie zbrojenia (profiler GPR) – ułatwia rozmieszczenie otworów pod kotwy.
• Jeśli ściany nie mają dostatecznej nośności, rozważ dodanie stalowych słupów z cokołami fundamentowymi.
• Kontroluj temperaturę przy wylewkach zapraw bezskurczowych (≤ 30 °C) – zbyt szybkie wiązanie powoduje utratę kontaktu.
• Po montażu wykonać próbne obciążenie (worki z piaskiem 1,0 kN/m²) i pomiar ugięcia belki.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Podane profile zakładają brak lokalnych uszkodzeń płyty; jeśli zbrojenie jest skorodowane lub strop ma rysy >0,3 mm, sama belka może nie wystarczyć.
• Przy bardzo niskiej wysokości kondygnacji belka może wymagać wcięcia w strop lub wariantu belki stężonej z podwieszeniem (ang. hung beam).
• W przypadku znacznego ugięcia (>L/200) należy rozważyć czasowe podparcie rusztowaniem przed wprowadzeniem belki.

Sugestie dalszych badań

• Porównać efektywność ekonomiczną belki stalowej vs. nadlewka zespolona z blachą falistą (tzw. slim-floor).
• Zbadać wpływ sczepienia stali i betonu przy podklejaniu płytek CFRP po zamontowaniu belki – obecne prace (np. fib Bulletin 90) wykazują wzrost nośności o 25-35 %.
• Śledzić rozwój belek hybrydowych stal-kompozyt (FRP) w ramach projektów HORIZON-Europe (np. iBridge-2).

Krótkie podsumowanie

1. Dla stropu 5 m × 5 m typowe belki to HEB 180-200 lub IPE 300; ostateczny dobór zależy od dokładnych obciążeń i stanu konstrukcji.
2. Kluczowe jest poprawne określenie obciążenia, nośności podpór oraz ugięć – bez tego wybór profilu jest wróżeniem z fusów.
3. Każda ingerencja w element nośny wymaga projektu i nadzoru uprawnionego konstruktora; internetowa podpowiedź nie zastępuje obliczeń.
4. Przy prawidłowym montażu (klinowanie, zaprawa bezskurczowa, zabezpieczenie antykorozyjne) belka stalowa skutecznie zredukuje ugięcie i przywróci rezerwy nośności stropu.