Dwuteowniki typu HEA to popularne profile stalowe o przekroju w kształcie litery „H”, stanowiące elementy konstrukcyjne powszechnie stosowane w budownictwie stalowym i żelbetowo-stalowym. W budowlanym żargonie dzielą się one na trzy główne serie: HEA (lekka), HEB (średnia) oraz HEM (ciężka). W niniejszym artykule przyjrzymy się bliżej właśnie serii HEA — ich budowie, oznaczeniom, charakterystyce oraz typowym zastosowaniom.
Budowa i oznaczenie profilu HEA
Oznaczenie „HEA” pochodzi od angielskiego H-beam European, serii „A” (czyli lekkiej) — co wskazuje na mniej masywną konstrukcję w porównaniu do HEB czy HEM.
Profil HEA ma następujące cechy:
- wysoka główna belka o wysokości h [mm],
- szerokie półki o szerokości b [mm],
- stosunkowo cienki środnik o grubości tw,
- grubość półki tf
- promień zaokrąglenia u nasady półki r [mm].
Symbol profilu wygląda np. „HEA 200” — oznacza to, że nominalna wysokość profilu wynosi około 200 mm.
HEA – oznaczenie symboli
- h [mm] – wysokość dwuteownika (wymiar całkowity profilu)
- b [mm] – szerokość półki
- tw [mm] – grubość środnika
- tf [mm] – grubość półki
- r [mm] – promień zaokrąglenia u nasady półki (promień przejścia półka–środnik)
- A [cm²] – pole powierzchni przekroju poprzecznego
- G [kg/m] – masa jednostkowa (ciężar właściwy na 1 metr długości)
- U [m²/m] – powierzchnia rozwinięta/obwodowa na 1 m długości (potrzebna np. do obliczeń antykorozyjnych/malowania)
Własności względem osi x–x (zginanie w płaszczyźnie środnika):
- Ix [cm⁴] – geometryczny moment bezwładności względem osi x–x
- Wx [cm³] – wskaźnik wytrzymałości na zginanie względem osi x–x
- ix [cm] – promień bezwładności względem osi x–x
Własności względem osi y–y ( zginanie w płaszczyźnie półek):
- Iy [cm⁴] – geometryczny moment bezwładności względem osi y–y
- Wy [cm³] – wskaźnik wytrzymałości na zginanie względem osi y–y
- iy [cm] – promień bezwładności względem osi y–y
Charakterystyka techniczna
Profil HEA dzięki swojej budowie oferuje następujące właściwości:
- Relatywnie lekka masa jednostkowa w porównaniu do cięższych profili (HEB, HEM) — co może być zaletą przy ograniczeniach wagowych lub ekonomicznych.
- Szerokie półki i odpowiedni środnik pozwalają na dobre przenoszenie momentów zginających wokół osi głównej (x-x).
- Typowe wartości jak Iₓ, Wₓ, iₓ, Iᵧ, Wᵧ, iᵧ umożliwiają projektowanie konstrukcji stalowych w oparciu o normy (np. EN 10365:2017, EN 1993).
- Dzięki lżejszej konstrukcji niż profil HEB lub HEM, HEA sprawdza się dobrze w konstrukcjach o umiarkowanych obciążeniach, gdzie dużą wagę ma optymalizacja kosztów oraz uproszczone połączenia konstrukcyjne.
Zastosowanie dwuteowników HEA
Profil HEA znajduje zastosowanie w różnych konstrukcjach. Przykładowe zastosowania to:
- belki główne i podciągi w budynkach stalowych,
- ramy i konstrukcje nośne hal przemysłowych, magazynowych, logistycznych,
- konstrukcje pomocnicze: dźwigary, nadproża, podciągi stalowe,
- konstrukcje wsporcze dla maszyn, urządzeń czy instalacji lekkich,
Porównanie serii HEA / HEB / HEM
- HEA: lekka seria – niższa masa, odpowiednia dla umiarkowanych obciążeń.
- HEB: średnia – najbardziej uniwersalna, kompromis między masą a nośnością.
- HEM: ciężka – stosowana w konstrukcjach o bardzo dużych obciążeniach, dużych wyboczeniach, wymagających masywnych przekrojów.
Normy, gatunki stali i uwagi projektowe
Profile HEA produkowane są zgodnie z normą EN 10365:2017 – „Rolled steel channels, I and H sections – Dimensions and masses”.
Typowe gatunki stali konstrukcyjnej dla takich profili to: S235JR, S275JR, S355J2, a w konstrukcjach specjalnych — stal o wysokiej wytrzymałości (np. S460M).
Przy projektowaniu należy uwzględnić: wyboczenie, skręcanie, warunki połączeń (spawanie, śruby), warunki montażowe, a także ewentualną korozję i ochronę antykorozyjną.
