Wat is een composietstraal?
Een samengestelde balk is een constructie-element dat typisch bestaat uit een versterkte betonnen plaat bevestigd aan en ondersteund door geprofileerde stalen balken. Composietbalken zijn sterker dan de som van hun samenstellende delen en vertonen een gunstige combinatie van de sterkte-eigenschappen van beide materialen. Dit betekent dat een stalen en betonnen composietbalk zowel de druksterkte van beton als de treksterkte van staal zal bezitten. Er zijn verschillende andere soorten composietbalken die in de bouw worden gebruikt en die verschillende soorten beton combineren met kunststofcomposieten en hout. De samengestelde balk van staal en gewapend beton is echter de meest gebruikte.
Het samenvoegen van twee ongelijksoortige materialen om een composiet te vormen, combineert niet alleen de collectieve sterke punten van de twee materialen. Het vormen van een vereniging tussen relevante materialen verbetert hun fysieke eigenschappen en maakt de composiet sterker dan de som van hun sterke punten. In grootschalige constructie zijn staal en beton de meest gebruikte combinaties voor composietbalken. Het beton geeft de composietmassa, stijfheid en druksterkte en vermindert doorbuiging en trillingen in de plaat. De stalen elementen geven de balk zijn treksterkte met uitstekende sterkte-gewichtsverhoudingen en snelle bouwtijden.
Een van de belangrijkste onderdelen van een composietbalk zijn de bevestigingspunten of afschuifverbindingen tussen de twee materialen. Door de juiste verbinding van de twee delen van het composiet kunnen de materialen als een eenheid werken en krijgt de composietstraal zijn inherente sterkte. Deze afschuifconnectoren zijn meestal noppen gelast aan de stalen balken en geplaatst in de betonnen plaat. Het aantal en de grootte van deze afschuifconnectoren worden zorgvuldig berekend, omdat ze een cruciaal onderdeel vormen van de mechanische prestaties van de composieten.
Een balk van beton en staalcomposiet kan eerder gegoten betonplaten gebruiken of ter plaatse worden gegoten. Voorgevormde platen zijn gemaakt met gleuven of zakken erin die de bevestigingsbouten accepteren. Deze zakken worden vervolgens gevuld met beton wanneer de plaat correct is geplaatst. Het ter plaatse vervaardigen van platen is iets complexer en vereist dat een geprofileerd dekblad wordt gelegd voordat het beton wordt gestort. Dit dek is meestal van licht plaatstaal met verschillende profielen, afhankelijk van de toepassing.
Het vel wordt bovenop de balken gelegd en vervolgens worden afschuifconnectoren aan de balken bevestigd met behulp van een "doorgaand deklasproces" of door middel van kogelstralen. Zodra het dek op zijn plaats is, wordt het beton er bovenop gegoten en worden wapeningsstaven toegevoegd. Het dek dient om het natte beton af te sluiten of te bevatten en verleent ook sterkte aan het composiet nadat de plaat is uitgehard.
Verschillende andere composietbundeltypen worden gebruikt in een constructie op kleinere schaal. Deze omvatten houten balken die lichtgewicht betonstrips ondersteunen die worden gebruikt als vloerplaten in veel houten huizen. Betongevulde composietdozen van hars worden vaak gebruikt bij de constructie van bruggen. Ze zijn sterk, snel te fabriceren en relatief licht van gewicht en vereisen een minimum aan zware machines om te plaatsen. Hoewel zeer verschillend in de gebruikte materialen, maken deze structurele elementen allemaal gebruik van hetzelfde principe van gedeelde sterktes als de meer traditionele stalen en betonnen balken.