Co to jest wiązka kompozytowa?
Belka kompozytowa jest elementem konstrukcyjnym zwykle składającym się ze wzmocnionej betonowanej płyty przymocowanej do profilowanych stalowych belek i wspartej na nich. Belki kompozytowe są mocniejsze niż suma ich części składowych i wykazują korzystne połączenie cech wytrzymałościowych obu materiałów. Oznacza to, że belka kompozytowa ze stali i betonu będzie miała zarówno wytrzymałość na ściskanie betonu, jak i wytrzymałość na rozciąganie stali. Istnieje kilka innych rodzajów belek kompozytowych stosowanych w budownictwie, które łączą różne gatunki betonu z kompozytami z tworzyw sztucznych i drewnem. Najczęściej stosowana jest jednak belka zespolona ze stali i betonu zbrojonego.
Łączenie dwóch różnych materiałów w celu utworzenia kompozytu nie tylko łączy w sobie kolektywne zalety tych dwóch materiałów. Utworzenie połączenia między odpowiednimi materiałami faktycznie poprawia ich właściwości fizyczne i sprawia, że kompozyt jest silniejszy niż suma ich wytrzymałości. W konstrukcji na dużą skalę stal i beton są najczęściej stosowanymi kombinacjami dla belek kompozytowych. Beton nadaje masę kompozytową, sztywność i wytrzymałość na ściskanie oraz zmniejsza ugięcie i wibracje w płycie. Stalowe elementy nadają belce wytrzymałość na rozciąganie przy doskonałym stosunku wytrzymałości do masy i szybkim czasie budowy.
Jedną z najważniejszych części belki kompozytowej są punkty mocowania lub połączenia ścinane między dwoma materiałami. Prawidłowe połączenie dwóch części kompozytu pozwala materiałom działać jako całość i nadaje wiązce kompozytowej jej właściwą wytrzymałość. Te złącza ścinane są zwykle kołkami przyspawanymi do stalowych belek i osadzonymi w płycie betonowej. Liczba i rozmiar tych łączników ścinanych są starannie obliczane, ponieważ stanowią one kluczową część wydajności mechanicznej kompozytów.
Betonowa i stalowa belka kompozytowa może wykorzystywać wcześniej odlane płyty betonowe lub być odlewana na miejscu. Prefabrykowane płyty są zbudowane ze szczelinami lub kieszeniami, które przyjmują kołki mocujące. Kieszenie te są następnie wypełniane betonem, gdy płyta jest prawidłowo ustawiona. Wykonywanie płyt na miejscu jest nieco bardziej złożone i wymaga ułożenia profilowanego arkusza pokładu przed wylaniem betonu. Pokład ten jest zwykle cienką blachą stalową o różnych profilach w zależności od zastosowania.
Arkusz układa się na belkach, a następnie łączniki ścinane mocuje się do belek za pomocą procesu „zgrzewania przez pokład” lub wypalania śrutem. Po ułożeniu pokładu beton wylewa się na wierzch i dodaje pręty zbrojeniowe. Pokład służy do przesłonięcia lub zatrzymania mokrego betonu, a także zapewnia wytrzymałość kompozytu po utwardzeniu płyty.
Kilka innych rodzajów belek kompozytowych jest używanych w konstrukcji na mniejszą skalę. Należą do nich belki drewniane, które wspierają lekkie betonowe listwy stosowane jako płyty podłogowe w wielu domach z drewna. Betonowe wypełnione skrzynki kompozytowe z żywicy są często stosowane do budowy mostów. Są mocne, szybkie w produkcji i stosunkowo lekkie, co wymaga minimum ciężkiego sprzętu do zainstalowania. Mimo że wszystkie elementy konstrukcyjne są bardzo różne, wszystkie te elementy konstrukcyjne wykorzystują tę samą zasadę wspólnych wytrzymałości, co tradycyjne belki stalowe i betonowe.