Co to jest belka kompozytowa?

Belka zespolona jest elementem konstrukcyjnym składającym się zwykle ze zbrojonej płyty betonowej przymocowanej do profilowanej belki stalowej i podpartej przez nią. Belki zespolone są mocniejsze niż suma ich części składowych i wykazują korzystną kombinację cech wytrzymałościowych obu materiałów. Oznacza to, że belka zespolona stalowo-betonowa będzie miała zarówno wytrzymałość na ściskanie betonu, jak i wytrzymałość na rozciąganie stali. Istnieje kilka innych rodzajów belek zespolonych stosowanych w budownictwie, które łączą różne gatunki betonu z tworzywami sztucznymi i drewnem. Najczęściej jednak stosowana jest belka zespolona stalowo-żelbetowa.

Łączenie dwóch odmiennych materiałów w celu utworzenia kompozytu łączy nie tylko wspólne siły tych dwóch materiałów. Tworzenie połączenia między odpowiednimi materiałami w rzeczywistości poprawia ich właściwości fizyczne i sprawia, że ​​kompozyt jest silniejszy niż suma ich wytrzymałości. W budownictwie na dużą skalę stal i beton są najczęściej stosowanymi kombinacjami belek zespolonych. Beton nadaje kompozytowi masę, sztywność i wytrzymałość na ściskanie oraz zmniejsza ugięcie i wibracje płyty. Stalowe elementy nadają belce wytrzymałość na rozciąganie przy doskonałym stosunku wytrzymałości do masy i szybkim czasie budowy.

Jedną z najważniejszych części belki zespolonej są punkty mocowania lub łączniki ścinane między dwoma materiałami. Prawidłowe połączenie dwóch części kompozytu pozwala materiałom działać jako całość i nadaje belce kompozytowej jej naturalną wytrzymałość. Te łączniki ścinane to zazwyczaj kołki przyspawane do stalowych belek i osadzone w płycie betonowej. Liczba i rozmiar tych łączników ścinanych są dokładnie obliczane, ponieważ stanowią kluczową część właściwości mechanicznych kompozytów.

Belka zespolona betonowo-stalowa może być wykonana z uprzednio wylanych płyt betonowych lub być odlewana na miejscu. Płyty prefabrykowane są konstruowane ze szczelinami lub kieszeniami, które przyjmują kołki mocujące. Kieszenie te są następnie wypełniane betonem po prawidłowym ułożeniu płyty. Produkcja płyt na miejscu jest nieco bardziej skomplikowana i wymaga ułożenia profilowanej blachy tarasowej przed wylaniem betonu. Pokład ten jest zwykle wykonany z cienkiej blachy stalowej o różnych profilach w zależności od zastosowania.

Arkusz jest kładziony na wierzchu belek, a następnie łączniki ścinane są mocowane do belek za pomocą procesu „spawania przez pokład” lub przez wypalanie śrutu. Po umieszczeniu pokładu beton jest wylewany na wierzch i dodawane są pręty zbrojeniowe. Pomost służy do zamykania lub zatrzymywania mokrego betonu, a także nadaje kompozytowi wytrzymałość po utwardzeniu płyty.

Kilka innych typów belek kompozytowych jest używanych w konstrukcjach na mniejszą skalę. Należą do nich belki drewniane, które podtrzymują listwy z lekkiego betonu używane jako płyty podłogowe w wielu domach z drewna. Skrzynie kompozytowe wypełnione betonem są często stosowane w budowie mostów. Są mocne, szybkie w produkcji i stosunkowo lekkie, co wymaga użycia minimum ciężkiego sprzętu do zamontowania. Chociaż bardzo różnią się zastosowanymi materiałami, wszystkie te elementy konstrukcyjne wykorzystują tę samą zasadę wspólnych sił, co bardziej tradycyjne belki stalowe i betonowe.