Co je to kompozitní paprsek?

Kompozitní nosník je konstrukční prvek obvykle sestávající z vyztužené betonové desky připojené k nosným profilům z ocelových profilů. Kompozitní paprsky jsou pevnější než součet jejich součástí a vykazují příznivou kombinaci pevnostních charakteristik obou materiálů. To znamená, že nosník z oceli a betonu bude mít jak pevnost betonu v tlaku, tak pevnost oceli v tahu. Ve stavebnictví se používá několik dalších druhů kompozitních nosníků, které kombinují různé stupně betonu s plastovými kompozity a dřevem. Nejčastěji se však používá ocelový a železobetonový kompozitní nosník.

Spojení dvou odlišných materiálů do jednoho kompozitu nejen kombinuje společné síly obou materiálů. Vytváření spojení mezi relevantními materiály ve skutečnosti zvyšuje jejich fyzikální vlastnosti a činí kompozit silnějším než součet jejich sil. V konstrukci ve velkém měřítku jsou ocel a beton nejčastěji používanými kombinacemi pro kompozitní nosníky. Beton propůjčuje kompozitní hmotu, tuhost a pevnost v tlaku a snižuje průhyb a vibrace v desce. Ocelové prvky dodávají paprsku jeho pevnost v tahu s vynikajícím poměrem pevnosti k hmotnosti a rychlými konstrukčními časy.

Jednou z nejdůležitějších částí složeného nosníku jsou upevňovací body nebo smykové spoje mezi těmito dvěma materiály. Správné spojení obou částí kompozitu umožňuje materiálům působit jako jednotka a dává kompozitnímu paprsku jeho vlastní pevnost. Tyto střižné spojky jsou obvykle přivařeny k ocelovým nosníkům a zasazeny do betonové desky. Počet a velikost těchto střižných spojek jsou pečlivě vypočteny, protože představují kritickou součást mechanického výkonu kompozitů.

Betonový a ocelový kompozitní nosník může použít dříve lité betonové desky nebo litý na místě. Předlité desky jsou konstruovány se štěrbinami nebo kapsami v nich, které pojímají upevňovací kolíky. Tyto kapsy jsou poté naplněny betonem, když je deska správně umístěna. Výroba desek na místě je o něco složitější a vyžaduje, aby se profilovaná deska plošiny položila před nalitím betonu. Tato paluba je obvykle z lehkého ocelového plechu s různými profily v závislosti na aplikaci.

Plech se pokládá na horní část paprsků a poté se střižné konektory připevní k paprskům buď pomocí procesu „svařování přes palubu“ nebo odpálením výstřelu. Jakmile je balíček na místě, beton se nalije na vrchol a přidají se výztužné tyče. Paluba slouží k uzavření nebo zadržení mokrého betonu a také propůjčuje kompozitu pevnost po vytvrzení desky.

V konstrukci v menším měřítku se používá několik dalších typů kompozitních paprsků. Patří mezi ně dřevěné trámy, které podporují lehké betonové pásy používané jako podlahové desky v mnoha dřevěných domech. Při stavbě mostů se často používají betonové pryskyřičné kompozitní krabice. Jsou silné, rychlé na výrobu a relativně nízká hmotnost, která vyžaduje zavedení minimálního množství těžkých strojů. I když se použité konstrukční prvky velmi liší, všechny tyto konstrukční prvky využívají stejný princip sdílených pevností jako tradiční ocelové a betonové nosníky.