Ceowniku UPN – charakterystyki, wymiary i zastosowanie

Ceowniki UPN to jeden z najbardziej rozpoznawalnych profili walcowanych na gorąco o przekroju przypominającym literę U. Spotkasz je w konstrukcjach stalowych, warsztatach, prefabrykacji i wszędzie tam, gdzie liczy się prosty, „wdzięczny” do łączenia kształt, dobra nośność w jednym kierunku i szybki montaż.

Poniżej znajdziesz praktyczny przegląd: jak czytać wymiary i parametry, co oznaczają charakterystyki przekroju oraz gdzie UPN sprawdza się najlepiej.

Co to jest ceownik UPN?

UPN to oznaczenie serii ceowników o typowych proporcjach i pochylonych (zwężających się) półkach. Z punktu widzenia projektowania najważniejsze jest to, że:

przekrój jest niesymetryczny (w odróżnieniu od dwuteowników),
ma „otwarty” kształt U, przez co jest wrażliwszy na skręcanie niż profile zamknięte (np. rury, prostokąty),
dobrze przenosi zginanie w kierunku „mocniejszej” osi (zależnie od ustawienia profilu).

W praktyce ceowniki często pracują jako elementy drugorzędne (rygle, płatwie, belki pod urządzenia), ale przy dobrym układzie stężeń i połączeń mogą być też podstawą większych konstrukcji.

Wymiary ceownika UPN – jak je rozumieć?

W katalogach i tabelach najczęściej pojawiają się:

h [mm] – wysokość profilu (to zwykle liczba w nazwie, np. UPN 200 → h ≈ 200 mm),
b [mm] – szerokość półki,
t_w [mm] – grubość środnika,
t_f [mm] – grubość półki,
r₁, r₂ [mm] – promienie zaokrągleń (istotne przy dopasowaniu blach, spoin i przy modelowaniu),
dodatkowe parametry typu sₛ i d – zależnie od zestawienia: mogą opisywać m.in. efektywne szerokości, odsadzenia lub wymiar geometryczny związany z pochyleniem półek.

W praktyce projektowej najczęściej używa się: h, b, t_w, t_f oraz masa na metr.

Najważniejsze charakterystyki przekroju

Poniżej rozwinięto oznaczenia charakterystyki przekroju ceowników:

1) Pole przekroju i masa

A [cm²] – pole przekroju,
G [kg/m] – masa 1 metra profilu.

To baza do szybkiego szacowania ciężaru konstrukcji, kosztów transportu, doboru podpór montażowych itd.

2) Momenty bezwładności i wskaźniki wytrzymałości

Dla dwóch osi (u Ciebie oznaczonych jako y–y i z–z) masz zwykle:

I [cm⁴] – moment bezwładności (od niego zależą ugięcia),
W_el[cm³] – wskaźnik wytrzymałości sprężysty (dla stanu sprężystego),
W_pl [cm³] – wskaźnik plastyczny (dla obliczeń w stanie plastycznym, jeśli model i normy na to pozwalają),
i [cm] – promień bezwładności (ważny przy smukłości i stateczności).

W skrócie:

większe I → mniejsze ugięcie,
większe W → większa nośność na zginanie (przy tym samym materiale).

3) Ścinanie

Aᵥ [cm²] (lub: Aᵥz) – efektywne pole do ścinania.

Przy krótkich belkach, podparciach, podporach pod urządzenia lub przy dużych siłach poprzecznych ten parametr jest bardzo użyteczny.

4) Skręcanie i wyboczenie giętno-skrętne

Dla profili otwartych ważne są:

Iₜ [cm⁴] – stała skręcania Saint-Venanta,
Iw [cm⁶] – stała wyboczenia skrętnego (warping).

Ceownik (jako przekrój otwarty) potrafi „nieprzyjemnie” reagować na obciążenia niesymetryczne i brak stężeń. Te dwie wielkości pomagają ocenić wrażliwość na skręcanie i przewidzieć potrzebę stężenia/usztywnienia.

5) Położenie środków

yₛ, yₘ [cm] – odległości związane z położeniem środka ciężkości i/lub środka ścinania.

To krytyczne, gdy:

obciążasz profil „z boku” (np. mimośrodowo),
projektujesz połączenia i chcesz ograniczyć skręcanie,
dobierasz usztywnienia i układ stężeń.

Jak dobiera się ceownik UPN w praktyce?

Jeśli chcesz szybko wstępnie dobrać profil (na etapie koncepcji), zwykle patrzy się kolejno:

G [kg/m] – czy masa i gabaryt są akceptowalne,
W _el,z (albo odpowiedni wskaźnik w osi głównej pracy) – „czy element ma szansę przenieść moment”,
I _z – czy ugięcia nie będą problemem,
Aᵥ – gdy jest duże ścinanie,
Iₜ, I_w oraz geometria i podparcie – gdy istnieje ryzyko skręcania i stateczności.

Ceowniki UPN – dane katalogowe

Wyszukaj: *wyszukiwanie ignoruje spacje i wielkość liter

Symbol	Wymiary								Przekrój		Oś y–y					Oś z–z / skręcanie / środki
Symbol	h [mm]	b [mm]	t_w [mm]	t_f [mm]	r₁ [mm]	r₂ [mm]	s_s [mm]	d [mm]	A [cm²]	G [kg/m]	I_y [cm⁴]	W_el,y [cm³]	W_pl,y [cm³]	i_y [cm]	A_vz [cm²]	I_z [cm⁴]	W_el,z [cm³]	W_pl,z [cm³]	i_z [cm]	I_t [cm⁴]	I_w [cm⁶]	y_s [cm]	y_m [cm]
UPN 50	50	38	5	7	7	3.5	16.7	20.84	7.12	5.59	26.4	10.6	13.1	1.92	2.77	9.12	3.75	6.78	1.13	1.12	30	1.37	2.47
UPN 65	65	42	5.5	7.5	7.5	4	18	33.67	9.03	7.09	57.5	17.7	21.7	2.52	3.68	14.1	5.07	9.38	1.25	1.61	80	1.42	2.6
UPN 80	80	45	6	8	8	4	19.4	47	11	8.64	106	26.5	32.3	3.1	4.9	19.4	6.36	11.9	1.33	2.2	180	1.45	2.67
UPN 100	100	50	6	8.5	8.5	4.5	20.3	64	13.5	10.6	206	41.2	49	3.91	6.46	29.3	8.49	16.2	1.47	2.81	410	1.55	2.93
UPN 120	120	55	7	9	9	4.5	22.2	82	17	13.4	364	60.7	72.6	4.62	8.8	43.2	11.1	21.2	1.59	4.15	900	1.6	3.03
UPN 140	140	60	7	10	10	5	23.9	98	20.4	16	605	86.4	103	5.45	10.41	62.7	14.8	28.3	1.75	5.68	1800	1.75	3.37
UPN 160	160	65	7.5	10.5	10.5	5.5	25.3	115	24	18.8	925	116	138	6.21	12.6	85.3	18.3	35.2	1.89	7.39	3260	1.84	3.56
UPN 180	180	70	8	11	11	5.5	26.7	133	28	22	1350	150	179	6.95	15.09	114	22.4	42.9	2.02	9.55	5570	1.92	3.75
UPN 200	200	75	8.5	11.5	11.5	6	28.1	151	32.2	25.3	1910	191	228	7.7	17.71	148	27	51.8	2.14	11.9	9070	2.01	3.94
UPN 220	220	80	9	12.5	12.5	6.5	30.3	167	37.4	29.4	2690	245	292	8.48	20.62	197	33.6	64.1	2.3	16	14600	2.14	4.2
UPN 240	240	85	9.5	13	13	6.5	31.7	184	42.3	33.2	3600	300	358	9.22	23.71	248	39.6	75.7	2.42	19.7	22100	2.23	4.39
UPN 260	260	90	10	14	14	7	33.9	200	48.3	37.9	4820	371	442	9.99	27.12	317	47.7	91.6	2.56	25.5	33300	2.36	4.66
UPN 280	280	95	10	15	15	7.5	35.6	216	53.3	41.8	6280	448	532	10.9	29.28	399	57.2	109	2.74	31	48500	2.53	5.02
UPN 300	300	100	10	16	16	8	37.3	232	58.8	46.2	8030	535	632	11.7	31.77	495	67.8	130	2.9	37.4	69100	2.7	5.41
UPN 320	320	100	14	17.5	17.5	8.75	43	246	75.8	59.5	10870	679	826	12.1	47.11	597	80.6	152	2.81	66.7	96100	2.6	4.82
UPN 350	350	100	14	16	16	8	40.7	282	77.3	60.6	12840	734	918	12.9	50.84	570	75	143	2.72	61.2	114000	2.4	4.45
UPN 380	380	102	13.5	16	16	8	40.3	313	80.4	63.1	15760	829	1010	14	53.23	615	78.7	148	2.77	59.1	146000	2.38	4.58
UPN 400	400	110	14	18	18	9	44	324	91.5	71.8	20350	1020	1240	14.9	58.55	846	102	190	3.04	81.6	221000	2.65	5.11

UPN — karta profilu i porównanie

Profil:

Porównanie dwóch profili

Metryki: h/b, h/tw, G, W_el,z, I_z (większa wartość podświetlana).

*Wartości mają charakter poglądowy. Przed użyciem w obliczeniach należy je zweryfikować wg DIN 1026 oraz EN 10163

Typowe zastosowania ceowników UPN

UPN w praktyce pojawia się bardzo często w:

konstrukcjach hal i wiat – rygle, belki pomocnicze, elementy pod obudowę,
konstrukcjach wsporczych – ramy pod urządzenia, podesty, ciągi technologiczne,
bramach, ogrodzeniach, konstrukcjach warsztatowych – łatwe do spawania i wiercenia,
wzmocnieniach istniejących elementów – np. „dokładki” do belek, obejmy, elementy przy podporach,
konstrukcjach schodów i pomostów – belki policzkowe (często w parach lub z przewiązkami).

Wersje w parach (np. dwa ceowniki „plecami do siebie”) są popularne, bo: