Nosníky IPE: rozměry, hmotnosti a rozdíl proti řadě IPN
Nosník IPE je za tepla válcovaný profil průřezu I s rovnoběžnými pásnicemi a číslo v jeho označení udává skutečnou výšku průřezu. Tím se liší od řady HE, kde stejné číslo znamená šířku pásnice. Tento průvodce dává tabulku rozměrů a hmotností od IPE 80 po IPE 600 podle ČSN EN 10365, vysvětluje rozdíl proti staršímu profilu IPN a ukazuje, proč se únosnost traverzy nedá vyčíst z jediného čísla.
Co znamená zkratka IPE
IPE je označení řady za tepla válcovaných nosníků průřezu I s rovnoběžnými vnitřními plochami pásnic. Písmeno I popisuje tvar průřezu, PE odkazuje na evropskou normalizovanou řadu, ze které dnešní rozměry vycházejí.
Profil má štíhlý tvar: vysokou stojinu a poměrně úzké pásnice. Materiál je tak soustředěn co nejdál od těžiště, což je nejúčinnější uspořádání pro ohyb v jedné rovině. Právě proto je IPE nejběžnějším profilem na stropnice, vaznice a vazníky.
V dokumentaci i v běžné mluvě se pro nosník tohoto typu používá slovo traverza. Není to normové označení, ale hovorový název pro válcovaný nosník průřezu I, a v poptávce se pod ním skrývá jak IPE, tak starší IPN.
Číslo v označení IPE je výška, ne šířka
U řady IPE platí pravidlo, které se dobře pamatuje: číslo je jmenovitá výška průřezu v milimetrech. IPE 200 měří na výšku 200 mm, IPE 400 celých 400 mm.
U řady HE je to jinak. Tam číslo označuje jmenovitou velikost odpovídající šířce pásnice, takže profil HEA 200 má sice pásnici 200 mm, ale na výšku jen 190 mm. Kdo přebírá dokumentaci a přepočítává obojí stejným způsobem, dostane chybu už v prvním kroku.
Šířka pásnice u IPE naopak žádné kulaté pravidlo nemá a mění se v průběhu řady. To je detail, který stojí za pozornost při návrhu, a vrátíme se k němu hned za tabulkou.
Tabulka rozměrů a hmotností IPE 80 až IPE 600
Hodnoty odpovídají tabulce ČSN EN 10365. Rozměry jsou jmenovité, skutečné kusy se od nich smějí lišit v mezích, které stanovuje ČSN EN 10034.
| Profil | Výška h | Šířka b | Stojina tw | Pásnice tf | Hmotnost |
|---|---|---|---|---|---|
| IPE 80 | 80 mm | 46 mm | 3,8 mm | 5,2 mm | 6,0 kg/m |
| IPE 100 | 100 mm | 55 mm | 4,1 mm | 5,7 mm | 8,1 kg/m |
| IPE 120 | 120 mm | 64 mm | 4,4 mm | 6,3 mm | 10,4 kg/m |
| IPE 140 | 140 mm | 73 mm | 4,7 mm | 6,9 mm | 12,9 kg/m |
| IPE 160 | 160 mm | 82 mm | 5,0 mm | 7,4 mm | 15,8 kg/m |
| IPE 180 | 180 mm | 91 mm | 5,3 mm | 8,0 mm | 18,8 kg/m |
| IPE 200 | 200 mm | 100 mm | 5,6 mm | 8,5 mm | 22,4 kg/m |
| IPE 220 | 220 mm | 110 mm | 5,9 mm | 9,2 mm | 26,2 kg/m |
| IPE 240 | 240 mm | 120 mm | 6,2 mm | 9,8 mm | 30,7 kg/m |
| IPE 270 | 270 mm | 135 mm | 6,6 mm | 10,2 mm | 36,1 kg/m |
| IPE 300 | 300 mm | 150 mm | 7,1 mm | 10,7 mm | 42,2 kg/m |
| IPE 330 | 330 mm | 160 mm | 7,5 mm | 11,5 mm | 49,1 kg/m |
| IPE 360 | 360 mm | 170 mm | 8,0 mm | 12,7 mm | 57,1 kg/m |
| IPE 400 | 400 mm | 180 mm | 8,6 mm | 13,5 mm | 66,3 kg/m |
| IPE 450 | 450 mm | 190 mm | 9,4 mm | 14,6 mm | 77,6 kg/m |
| IPE 500 | 500 mm | 200 mm | 10,2 mm | 16,0 mm | 90,7 kg/m |
| IPE 550 | 550 mm | 210 mm | 11,1 mm | 17,2 mm | 106 kg/m |
| IPE 600 | 600 mm | 220 mm | 12,0 mm | 19,0 mm | 122 kg/m |
Normová řada přitom sahá výš než běžný sklad. ČSN EN 10365 vede rozměry IPE až do výšky 750, zatímco nabídka distributorů v Česku obvykle končí na IPE 600. Zakázka na vyšší profil se tedy neopírá o to, zda existuje norma, ale o to, zda je válcovaný rozměr dostupný.
Pásnice velkých profilů je relativně užší, a to má důsledky
Podívejte se v tabulce na poměr šířky k výšce. V pásmu IPE 220 až IPE 300 je pásnice přesně poloviční proti výšce: 110 ku 220, 150 ku 300. Od IPE 330 výš se ale poměr láme, protože výška roste po třiceti až padesáti milimetrech, kdežto šířka jen po deseti.
IPE 600 má proto pásnici 220 mm, tedy jen 37 % své výšky. U IPE 80 je poměr obrácený, pásnice 46 mm tvoří téměř 58 % výšky.
Prakticky to znamená, že s rostoucím rozměrem profil rychle získává únosnost v hlavní ose, ale ve vedlejší ose zaostává. Vysoký a úzký nosník se snadněji klopí. Tlačená pásnice vybočí do strany. U dlouhých rozpětí bez zajištění horní pásnice proto o návrhu často rozhodne právě klopení, nikoli pevnost průřezu.
Pokud podobný poměr nechcete, sáhněte po řadě HE se širokými pásnicemi. Její profily mají šířku rovnou jmenovité velikosti a ve vedlejší ose jsou nesrovnatelně tužší.
Rozdíl mezi IPE a IPN se pozná až u šroubů
IPN je starší řada profilů I, která se stále válcuje a stále se objevuje v projektech i na skladech. Tvar je na první pohled podobný, ale liší se dvěma věcmi, které mají přímý dopad na montáž.
První je sklon vnitřních ploch pásnic. IPE má tyto plochy rovnoběžné, IPN je má skloněné, u profilů I o 14 %. Šroubový spoj na skloněné pásnici proto vyžaduje klínové podložky podle DIN 435, jinak matice nedosedne rovně a spoj se namáhá nerovnoměrně. U IPE tato komplikace odpadá.
Druhá je rozdělení materiálu při stejné jmenovité výšce. Porovnání dvou profilů, které se v poptávce běžně zaměňují:
| Parametr | IPE 200 | IPN 200 |
|---|---|---|
| Výška h | 200 mm | 200 mm |
| Šířka pásnice b | 100 mm | 90 mm |
| Stojina | 5,6 mm | 7,5 mm |
| Pásnice | 8,5 mm | 11,3 mm |
| Vnitřní plochy pásnic | rovnoběžné | sklon 14 % |
| Plocha průřezu | 28,5 cm² | 33,4 cm² |
| Průřezový modul k ose x | 194 cm³ | 214 cm³ |
| Hmotnost | 22,4 kg/m | 26,2 kg/m |
| Tolerance rozměrů | ČSN EN 10034 | ČSN EN 10024 |
Čtení tabulky bývá dvojí a obě čtení jsou správná. IPN 200 má o 10 % vyšší průřezový modul, takže v absolutních číslech unese v ohybu více. Zároveň ale váží o 17 % více.
Přepočteno na kilogram materiálu vychází IPE 200 na zhruba 8,7 cm³ modulu na každý kilogram hmotnosti jednoho metru, IPN 200 na 8,1 cm³. Rozdíl je asi 6 % ve prospěch IPE a je to hlavní důvod, proč se moderní konstrukce navrhují na IPE: stejný efekt za méně oceli a bez klínových podložek ve spojích.
Pozor na jednu záměnu v poptávkách. Označení „I 200“ u distributorů znamená profil IPN, nikoli IPE 200. Pokud potřebujete rovnoběžné pásnice, uveďte v poptávce výslovně IPE.
Jaká je únosnost traverzy IPE 200
Na tuto otázku neexistuje jedna odpověď a je poctivé to říct rovnou. Únosnost není vlastnost profilu, ale vlastnost celé konstrukční situace: záleží na rozpětí, na způsobu podepření, na druhu zatížení, na jakosti oceli a na tom, zda je tlačená pásnice zajištěna proti klopení.
Co profil skutečně má, je průřezový modul. U IPE 200 činí k hlavní ose ohybu 194 cm³ a moment setrvačnosti 1 940 cm⁴. Z modulu se únosnost průřezu v ohybu spočítá jako součin modulu a meze kluzu:
| Jakost | Mez kluzu | Charakteristická únosnost průřezu v ohybu |
|---|---|---|
| S235JR | 235 MPa | zhruba 45,6 kNm |
| S355J2 | 355 MPa | zhruba 68,9 kNm |
Tato čísla jsou ale jen vstupem do výpočtu, nikoli jeho výsledkem. Návrhová únosnost se z nich získá vydělením součinitelem spolehlivosti podle ČSN EN 1993-1-1 a dále se snižuje, pokud hrozí klopení. Meze kluzu navíc platí pro tloušťky do 16 mm, u silnějších materiálů norma hodnoty snižuje.
U stropů navíc často nerozhoduje pevnost, ale průhyb. Nosník může být na zatížení bezpečný a přesto nevyhovět, protože se prohne víc, než dovoluje projekt. Proto profil vždy navrhuje statik na konkrétní situaci a tabulka průřezových hodnot je pro něj podklad, ne náhrada výpočtu.
Nosník IPE proti řadě HE
Volba mezi oběma řadami má jednoduché těžiště. IPE je profil pro ohyb v jedné rovině, řada HE pro prvky namáhané ve dvou rovinách nebo tlakem.
| Situace | Vhodná řada | Proč |
|---|---|---|
| Stropnice, vaznice, vazník | IPE | Ohyb v jedné rovině, rozhoduje výška průřezu na kilogram |
| Sloup rámu, prvek namáhaný tlakem | HEB, HEM | Široká pásnice dává tuhost i ve vedlejší ose |
| Nízká stavební výška při vysokém zatížení | HEB | Únosnost při menší výšce průřezu |
| Dlouhý rozpon bez zajištění horní pásnice | spíš HE | Štíhlý IPE je náchylnější ke klopení |
| Úspora hmotnosti u běžného stropu | IPE | Nejvyšší modul na kilogram z válcovaných profilů I |
V halových konstrukcích se obě řady běžně kombinují: sloupy z HEB, vazníky a vaznice z IPE. Souvislosti mezi jednotlivými skupinami hutního materiálu popisuje průvodce hutní materiál z černé oceli.
Jakost oceli: S235JR a S355J2
Nosníky IPE se běžně válcují ve dvou jakostech konstrukční oceli podle ČSN EN 10025-2. Rozdíl mezi nimi není v tvaru ani v rozměru, ale v mezi kluzu a v zaručené vrubové houževnatosti.
| Jakost | Číslo materiálu | Mez kluzu do 16 mm | Zkouška rázem | Starší značení ČSN |
|---|---|---|---|---|
| S235JR | 1.0038 | 235 MPa | 27 J při +20 °C | 11 375 |
| S355J2 | 1.0577 | 355 MPa | 27 J při -20 °C | 11 503 |
Zapamatujte si ten poslední sloupec, protože v ní vzniká na trhu opakovaná chyba. Za starší protějšek jakosti S355J2 se často vydává číslo 11 523, jenže tomu odpovídá S355J0 se zkouškou rázem při 0 °C. Jakost pro snížené teploty nesla vlastní číslo 11 503 a katalogové listy distributorů to potvrzují.
Pro venkovní konstrukce a pro prvky vystavené mrazu proto nestačí požadovat „S355“. Rozdíl mezi J0 a J2 je rozdílem dvaceti stupňů v teplotě zkoušky a právě on rozhoduje o odolnosti proti křehkému lomu. Podrobné porovnání jakostí najdete v článku o konstrukční oceli S235, S275 a S355.
Které normy na nosníky IPE platí
| Oblast | Norma | Co stanovuje |
|---|---|---|
| Rozměry a hmotnosti | ČSN EN 10365 | Jmenovité rozměry a hmotnost na metr pro profily I, H a U |
| Tolerance IPE | ČSN EN 10034 | Mezní úchylky a tolerance tvaru pro průřezy I a H s rovnoběžnými pásnicemi |
| Tolerance IPN | ČSN EN 10024 | Profily I se skloněnými vnitřními plochami pásnic |
| Jakost oceli | ČSN EN 10025-2 | Mez kluzu, chemické složení, zkouška rázem |
| Dokument kontroly | ČSN EN 10204 | Typy inspekčních dokumentů, mimo jiné atest 3.1 |
Jedna vlastnost normy ČSN EN 10365 překvapí každého, kdo je zvyklý na starší tabulky. Norma uvádí hmotnost, výšku, šířku, tloušťku stojiny, tloušťku pásnice a plochu průřezu, ale momenty setrvačnosti ani průřezové moduly její součástí nejsou. Starší DIN 1025 je měl přímo v názvu jako statické hodnoty, dnes se berou z podkladů výrobce nebo ze statických tabulek.
Ke každé dodávce lze vyžádat inspekční dokument s číslem tavby. Co přesně obsahuje a kdo jej potvrzuje, rozebírá článek o atestu 3.1 podle EN 10204.
Jak si přepočítat hmotnost dodávky
Hmotnost na metr z tabulky stačí vynásobit délkou a počtem kusů. Příklad na běžné zadání: dvacet kusů IPE 240 v délce 6 m znamená 30,7 krát 6 krát 20, tedy 3 684 kg.
Dvě věci ten výpočet posunou. Skutečná hmotnost se od jmenovité liší v mezích tolerance podle ČSN EN 10034, takže u větších dodávek počítejte spíš s pásmem než s jedním číslem. A pokud budete profily dělit, započítejte prořez i zbytky, protože ze šestimetrové tyče se čtyři kusy po 1,5 m dělením nevejdou beze zbytku.
Přepočet slouží hlavně k odhadu dopravy. U profilů od IPE 400 výš se rychle dosáhne hmotnostního limitu vozidla dřív než prostorového.
Co uvést v poptávce
Poptávka na nosníky bývá zdržena dotazy, kterým se dá předejít jediným řádkem navíc. Vyplatí se uvést:
- Řadu a rozměr, tedy IPE 240, nikoli jen „traverza 240“, aby nedošlo k záměně s IPN.
- Jakost oceli podle ČSN EN 10025-2, u venkovních a mrazem namáhaných prvků výslovně S355J2, nikoli jen S355.
- Délku a počet kusů.
- Zda potřebujete atest 3.1 podle ČSN EN 10204 s číslem tavby.
- Místo dodání, protože u profilů se hmotnost dodávky projeví v dopravě víc než u plechů.
Celý sortiment profilů je v kategorii profily a nosníky z černé oceli.
Nosníky IPE ze skladu do celé ČR
ULAMEX dodává za tepla válcované nosníky a další hutní materiál z konstrukční oceli ze skladu v polské Zawadě. Ke každé dodávce lze vyžádat atest 3.1 podle ČSN EN 10204 s číslem tavby. Svařované nosné konstrukce vyráběné ULAMEX nesou označení CE podle ČSN EN 1090-1 EXC2 a svařování probíhá v systému řízení podle ISO 3834-2.
ULAMEX obchoduje s ocelí a hliníkem od roku 1988, tedy 38 let. Dodací lhůta do České republiky je zpravidla 2 až 5 pracovních dnů. Poptávku i rozměry, které nemáme skladem, posílejte přes kontakt, nezávaznou nabídku připravíme obratem.
Často kladené dotazy
Co je nosník IPE?
Za tepla válcovaný profil průřezu I s rovnoběžnými vnitřními plochami pásnic. Číslo v označení udává jmenovitou výšku průřezu v milimetrech, takže IPE 200 měří na výšku 200 mm. Rozměry a hmotnosti stanovuje ČSN EN 10365, mezní úchylky ČSN EN 10034. Používá se hlavně na stropnice, vaznice a vazníky, tedy tam, kde profil pracuje v ohybu.
Jaký je rozdíl mezi IPN a IPE?
Rozdíly jsou dva a oba jsou praktické. IPE má vnitřní plochy pásnic rovnoběžné, IPN je má skloněné o 14 %, takže šroubový spoj na IPN vyžaduje klínové podložky podle DIN 435. Při stejné výšce má IPN silnější materiál: IPN 200 váží 26,2 kg/m a má průřezový modul 214 cm³, IPE 200 váží 22,4 kg/m při modulu 194 cm³. Na kilogram oceli je tedy IPE zhruba o 6 % účinnější.
Co znamená zkratka IPE?
Písmeno I popisuje tvar průřezu, PE odkazuje na evropskou normalizovanou řadu profilů s rovnoběžnými pásnicemi. Označení dnes vede ČSN EN 10365, která nahradila starší systém podle DIN 1025 a Euronormy.
Jaká je únosnost traverzy IPE 200?
Jedno číslo neexistuje. Únosnost závisí na rozpětí, podepření, druhu zatížení a na zajištění tlačené pásnice proti klopení. Profil sám má průřezový modul 194 cm³ k hlavní ose a moment setrvačnosti 1 940 cm⁴. Po vynásobení modulu mezí kluzu vyjde charakteristická únosnost průřezu v ohybu: zhruba 45,6 kNm pro S235JR a 68,9 kNm pro S355J2. Návrhovou hodnotu z toho spočítá statik podle ČSN EN 1993-1-1. U stropů navíc často rozhodne průhyb dřív než pevnost.
Jaké rozměry IPE jsou běžně na skladě?
Nabídka distributorů v Česku pokrývá zpravidla řadu IPE 80 až IPE 600, tedy osmnáct rozměrů. Norma ČSN EN 10365 přitom vede rozměry až do IPE 750, takže vyšší profily existují normově, ale běžně skladem nebývají. Nejčastěji poptávané jsou IPE 160 až IPE 300.
Z jaké oceli se nosníky IPE vyrábějí?
Nejčastěji z jakostí S235JR (1.0038) a S355J2 (1.0577) podle ČSN EN 10025-2. S235JR má mez kluzu 235 MPa a zkoušku rázem při +20 °C, S355J2 pak 355 MPa a zkoušku při -20 °C. Uvedené meze kluzu platí pro tloušťky do 16 mm, u silnějších materiálů norma hodnoty stupňuje dolů.
Znamená označení „I 200“ totéž co IPE 200?
Neznamená. „I 200“ u distributorů označuje profil IPN, tedy starší řadu se skloněnými pásnicemi. Má jinou šířku pásnice, jinou hmotnost a jiné tolerance podle ČSN EN 10024. Pokud potřebujete rovnoběžné pásnice, uveďte v poptávce výslovně IPE.
Uvádí ČSN EN 10365 průřezové moduly?
Neuvádí. Tabulka normy obsahuje hmotnost, výšku, šířku, tloušťku stojiny, tloušťku pásnice a plochu průřezu. Momenty setrvačnosti ani průřezové moduly její součástí nejsou, což je změna proti starší DIN 1025, která statické hodnoty obsahovala. Berou se proto z podkladů výrobce nebo ze statických tabulek.