Wat is een composietstraal?

Een staalbetonligger is een constructie-element dat doorgaans bestaat uit een plaat van gewapend beton die is bevestigd aan en wordt 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 ligger van staal en beton zowel de druksterkte van beton als de treksterkte van staal zal hebben. Er zijn verschillende andere soorten composietbalken die worden gebruikt in de bouwsector, waarbij verschillende soorten beton worden gecombineerd met kunststofcomposieten en hout. De staal- en betoncomposietbalk wordt echter het meest gebruikt.

Het samenvoegen van twee ongelijke materialen om een ​​composiet te vormen, combineert niet alleen de collectieve sterke punten van de twee materialen. Het vormen van een unie tussen relevante materialen verbetert hun fysieke eigenschappen en maakt het composiet sterker dan de som van hun sterke punten. In de grootschalige constructie zijn staal en beton de meest gebruikte combinaties voor staalbetonliggers. Het beton geeft de composietmassa, stijfheid en druksterkte en vermindert doorbuiging en trillingen in de plaat. De stalen delen geven de balk zijn treksterkte met uitstekende sterkte-gewichtsverhoudingen en snelle constructietijden.

Een van de belangrijkste onderdelen van een staalbetonligger zijn de bevestigingspunten of breekverbindingen 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 composietbalk zijn inherente sterkte. Deze afschuifconnectoren zijn typisch noppen die aan de stalen balken zijn gelast en in de betonplaat worden geplaatst. Het aantal en de grootte van deze afschuifconnectoren zijn zorgvuldig berekend omdat ze een cruciaal onderdeel vormen van de mechanische prestaties van composieten.

Een beton- en staalcomposietbalk kan eerder gegoten betonplaten gebruiken of ter plaatse worden gegoten. Prefab platen zijn geconstrueerd met sleuven of vakken erin waarin de bevestigingsbouten passen. Deze zakken worden vervolgens opgevuld met beton wanneer de plaat correct is geplaatst. Het ter plaatse vervaardigen van platen is iets complexer en vereist dat een geprofileerde dekplaat wordt gelegd voordat het beton wordt gestort. Dit dek is meestal van licht plaatstaal met verschillende profielen, afhankelijk van de toepassing.

De plaat wordt bovenop de balken gelegd en vervolgens worden de schaarconnectoren aan de balken bevestigd met behulp van een "door het dek lassen"-proces of door middel van schotvuren. Zodra het dek op zijn plaats is, wordt het beton erop gestort en worden wapeningsstaven toegevoegd. Het dek dient om het natte beton af te sluiten of vast te houden en geeft ook sterkte aan de composiet zodra de plaat is uitgehard.

Verschillende andere soorten composietbalken worden gebruikt in constructies op kleinere schaal. Deze omvatten houten balken die lichtgewicht betonstrips ondersteunen die in veel houten huizen als vloerplaten worden gebruikt. Beton gevulde kunststof composiet dozen worden vaak gebruikt bij de constructie van bruggen. Ze zijn sterk, snel te fabriceren en relatief licht van gewicht, waarvoor een minimum aan zware machines nodig is. Hoewel zeer verschillend in de gebruikte materialen, maken deze structurele elementen allemaal gebruik van hetzelfde principe van gedeelde sterke punten als de meer traditionele stalen en betonnen balken.

Wat is het verschil tussen composiet en afgedichte straal?

Zoals eerder vermeld, bevatten constructies en gebouwen een breed scala aan balktypes. Composietbalken zijn slechts een van de meer dan 20 soorten die in de moderne bouw worden gebruikt. Maar misschien ben je de term "sealed beam" tegengekomen en vind je het een beetje verwarrend. Heeft een afgedichte balk iets te maken met constructie?

Het blijkt dat gesealde balken niet uit de bouwwereld komen. Ze zijn een soort koplampontwerp voor auto's met een lamp die achter een lens is geplaatst en is verzegeld in een op zichzelf staande eenheid. Dit was het ouderwetse type waarmee de meeste auto's vóór 1990 waren uitgerust. U vindt de meeste koplampen met composietstraal op de voertuigen van vandaag:ze zijn merk-/modelspecifiek, zodat u alleen de lamp kunt vervangen als deze doorbrandt. Daarentegen moest u een volledige verzegelde koplamp vervangen als deze niet goed werkte.

Soorten constructiebalken

Dus nu we weten dat afgedichte balken geen verband houden met de bouwwereld, laten we een kort overzicht geven van de meest voorkomende soorten balken. Je vindt ze geclassificeerd op basis van een aantal logische kenmerken, waaronder ondersteuningsomstandigheden, constructiematerialen, geometrie, doorsnedevormen en constructiemethode.

Beam-materialen en ondersteuningsvoorwaarden

Composietbalken vallen in dezelfde categorie als gewapend beton, staal en hout. De meeste worden gemaakt door staal te combineren met gewapend beton, maar andere stijlen combineren kunststofcomposieten en hout met beton. Andere balken die zijn geclassificeerd op constructiemateriaal zijn onder meer puur staal, hout en gewapend beton.

Constructiebalken worden ook gecategoriseerd op basis van hoe ze worden ondersteund. Eenvoudig ondersteunde balken rusten aan het ene uiteinde op pennensteunen en aan het andere uiteinde op rolsteunen. Dankzij deze opstelling is hij vrij te roteren. Vaste balken daarentegen hebben aan beide uiteinden steunen, maar kunnen niet roteren. Vrijdragende balken zijn bevestigd aan een verticaal oppervlak en strekken zich daaruit uit. Ze worden vaak gebruikt om structuren zoals erkers en balkons te maken. Doorlopende balken zijn over de gehele lengte voorzien van meer dan twee steunen.

Straalgeometrie en doorsnedevormen

Vorm en geometrie spelen ook een sleutelrol in de functie van een balk. Degenen met dwarsdoorsnedevormen zijn meestal gemaakt van gewapend beton, staal of een combinatie van beide. Typische ontwerpen zijn rechthoekig, T-vormig, L-vormig, recht, gebogen of taps toelopend.

Constructiemethode

Betonnen balken kunnen worden gevormd door middel van specifieke fabricagemethoden om de best mogelijke ondersteuning te bieden. Gegoten in-situ betonnen balken worden ter plaatse vervaardigd, terwijl prefab betonnen balken in fabrieken worden vervaardigd voordat een bouwprojectie begint. Er zijn ook voorgespannen betonnen balken, die voorgespannen metalen strengen in elke balk bevatten om de prestaties te verbeteren.

Wat voor soort schuim wordt gebruikt voor composietbalken?

Je hebt al geleerd over composiet en andere soorten balken die worden gebruikt in de bouw. Maar in high-performance omgevingen wordt een ander type composietbalk gebruikt:de sandwichbalk. Deze structuur wordt meestal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, auto's, zeevaartuigen en de productie van windturbines. Sandwichcomposietbalken hebben veel voordelen:sterkte, weerstand tegen vermoeiing, duurzaamheid en stijfheid.

Hoe sandwichbalken worden gemaakt

Sandwichcomposietbalken bestaan ​​meestal uit een binnenkern met een lage stijfheid en een lage dichtheid, gecombineerd met twee buitenhuiden en een sterke kleefstof. De buitenhuiden bevatten vaak koolstofvezel of aluminium van ruimtevaartkwaliteit, maar ze kunnen ook worden vervaardigd uit glaslaminaten, met koolstofvezel versterkte thermoplasten of thermohardende polymeren. Hun interieur met lage dichtheid bestaat uit schuim met open of gesloten cellen. Fabrikanten kunnen kiezen uit een selectieve verscheidenheid aan materialen bij het maken van sandwichcomposietbalken:

• Nomex-schuim
• Metalen honingraat
• Plastic polymeerschuim

Nomex Schuim

Nomex is een duurzaam hitte- en vlambestendig meta-aramidepolymeer dat voor het eerst werd gemaakt door DuPont in de vroege jaren zestig. Nomex heeft een treksterkte van 340 megapascal, ongeveer gelijk aan 49.300 psi. Het kan ook temperaturen aan tot bijna 700 graden Fahrenheit.

Polymeerschuim

Kunststof-polymeerschuimen zijn ook populaire keuzes voor de kernen van sandwichcomposietbalken. Polyurethaan, polyvinylchloride, polyethyleen en polystyreen worden het meest gebruikt. Net als Nomex creëren ze een interieur met een lage dichtheid.

Voordelen van sandwich-composietbalken

Sandwichcomposietbalken bieden enkele belangrijke voordelen vanuit technisch oogpunt. Door stijve buitenhuiden te combineren met binnenkernen met een lage dichtheid, leveren deze balken superieure sterkte terwijl het totale gewicht wordt verminderd. Dit ontwerp resulteert in een hoge buigsterkte en stijfheid in verhouding tot het gewicht van de balken. Afhankelijk van de specifieke materialen in elke balk, kunnen ze ook thermische isolatie-eigenschappen bieden, plus corrosieweerstand en stabiliteit. Ze bieden ook superieure botsbestendigheid, het vermogen om impactenergie te absorberen tijdens botsingen.