Τι είναι μια σύνθετη δοκός;

Μια σύνθετη δοκός είναι ένα κατασκευαστικό στοιχείο που τυπικά αποτελείται από μια πλάκα από οπλισμένο σκυρόδεμα που συνδέεται και υποστηρίζεται από δοκούς χάλυβα με προφίλ. Οι σύνθετες δοκοί είναι ισχυρότερες από το άθροισμα των συστατικών τους μερών και παρουσιάζουν έναν ευνοϊκό συνδυασμό των χαρακτηριστικών αντοχής και των δύο υλικών. Αυτό σημαίνει ότι μια σύνθετη δοκός χάλυβα και σκυροδέματος θα έχει τόσο τη θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος όσο και την αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα. Υπάρχουν αρκετοί άλλοι τύποι σύνθετων δοκών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευαστική βιομηχανία και συνδυάζουν διάφορες ποιότητες σκυροδέματος με πλαστικά σύνθετα υλικά και ξυλεία. Ωστόσο, η σύνθετη δοκός από χάλυβα και οπλισμένο σκυρόδεμα είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη.

Η ένωση δύο ανόμοιων υλικών για να σχηματιστεί ένα σύνθετο δεν συνδυάζει μόνο τις συλλογικές αντοχές των δύο υλικών. Ο σχηματισμός μιας ένωσης μεταξύ των σχετικών υλικών ενισχύει πραγματικά τα φυσικά χαρακτηριστικά τους και καθιστά το σύνθετο ισχυρότερο από το άθροισμα των αντοχών τους. Στις κατασκευές μεγάλης κλίμακας, ο χάλυβας και το σκυρόδεμα είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι συνδυασμοί για σύνθετες δοκούς. Το σκυρόδεμα προσδίδει τη σύνθετη μάζα, ακαμψία και αντοχή σε θλίψη και μειώνει την παραμόρφωση και τους κραδασμούς στην πλάκα. Τα χαλύβδινα μέλη προσδίδουν στη δοκό αντοχή σε εφελκυσμό με άριστες αναλογίες αντοχής προς βάρος και γρήγορους χρόνους κατασκευής.

Ένα από τα πιο σημαντικά μέρη μιας σύνθετης δοκού είναι τα σημεία στερέωσης ή οι σύνδεσμοι διάτμησης μεταξύ των δύο υλικών. Η σωστή σύνδεση των δύο μερών του σύνθετου υλικού επιτρέπει στα υλικά να λειτουργούν ως μονάδα και δίνει στη σύνθετη δοκό την εγγενή αντοχή της. Αυτοί οι συνδετήρες διάτμησης είναι συνήθως καρφιά συγκολλημένα στις χαλύβδινες δοκούς και τοποθετούνται στην πλάκα σκυροδέματος. Ο αριθμός και το μέγεθος αυτών των συνδετήρων διάτμησης υπολογίζονται προσεκτικά καθώς αντιπροσωπεύουν ένα κρίσιμο μέρος της μηχανικής απόδοσης των σύνθετων υλικών.

Μια σύνθετη δοκός από σκυρόδεμα και χάλυβα μπορεί να χρησιμοποιεί προηγουμένως χυτές πλάκες σκυροδέματος ή να χυτεύεται επί τόπου. Οι προχυτές πλάκες κατασκευάζονται με σχισμές ή τσέπες που δέχονται τα μπουλόνια στερέωσης. Αυτές οι τσέπες γεμίζονται στη συνέχεια με σκυρόδεμα όταν η πλάκα τοποθετηθεί σωστά. Η κατασκευή πλακών επί τόπου είναι λίγο πιο περίπλοκη και απαιτεί την τοποθέτηση ενός φύλλου καταστρώματος με προφίλ πριν από την έκχυση του σκυροδέματος. Αυτό το κατάστρωμα είναι συνήθως ελαφρύ φύλλο χάλυβα με διαφορετικά προφίλ ανάλογα με την εφαρμογή.

Το φύλλο τοποθετείται πάνω από τις δοκούς και στη συνέχεια στερεώνονται συνδετήρες διάτμησης στις δοκούς χρησιμοποιώντας είτε μια διαδικασία «συγκόλλησης μέσω του καταστρώματος» είτε με βολή. Μόλις το κατάστρωμα είναι στη θέση του, το σκυρόδεμα χύνεται από πάνω και προστίθενται ενισχυτικές ράβδοι. Το κατάστρωμα χρησιμεύει για να κλείσει ή να συγκρατήσει το υγρό σκυρόδεμα και επίσης προσδίδει αντοχή στο σύνθετο υλικό μόλις η πλάκα σκληρυνθεί.

Διάφοροι άλλοι τύποι σύνθετων δοκών χρησιμοποιούνται σε κατασκευές μικρότερης κλίμακας. Αυτά περιλαμβάνουν δοκούς ξυλείας που υποστηρίζουν λωρίδες ελαφρού σκυροδέματος που χρησιμοποιούνται ως πλάκες δαπέδου σε πολλά ξύλινα σπίτια. Συχνά χρησιμοποιούνται σύνθετα κιβώτια γεμάτα ρητίνη από σκυρόδεμα στην κατασκευή γεφυρών. Είναι ισχυρά, γρήγορα στην κατασκευή και σχετικά ελαφριά που απαιτούν ελάχιστο βαρύ μηχανισμό για να τοποθετηθούν. Αν και πολύ διαφορετικά στα χρησιμοποιούμενα υλικά, αυτά τα δομικά στοιχεία χρησιμοποιούν όλα την ίδια αρχή κοινής αντοχής με τις πιο παραδοσιακές δοκούς από χάλυβα και σκυρόδεμα.