Hvad er en kompositkonstruktion egentlig og hvordan skiller den sig ud fra konventionelle stål- og betonløsninger?
Hvis man fylder beton i en bjælke med huller, bliver det så automatisk en kompositbjælke?
Svaret er NEJ. Der findes flere krav, der skal opfyldes for at skabe et kompositprodukt. Det vigtigste er at materialerne hænger sammen, og det kræver en forbindelse mellem dem.
Usikkerhed på markedet
I dag råder der en vis usikkerhed på markedet omkring, hvad et kompositprodukt er, og det er let at forveksle de forskellige termer. Vi får ofte forespørgsler på levering af kompositbjælker, hvor det så i specifikationen står nærmere beskrevet som betonfyldte HSQ bjælker. Men at fylde en kassebjælke, svarende til en HSQ bjælke, med beton, gør den ikke automatisk til en kompositbjælke. At forudsætte dette kan være decideret farligt, eftersom det kan lede til underdimensionerede konstruktioner.
Alle kasse/hat bjælker er ikke ens
En HSQ bjælke er normalt glat på indersiden, hvilket betyder at det er en kasse uden armering eller andet, som betonen kan gribe fast i. Der findes derfor ingen mekanisme til at overføre de såkaldte forskydningskræfter mellem stål og beton. Og i følge Eurocode 4, Europa normen som dikterer komposit konstruktioner, er kravet om forskydningsbindere ufravigeligt.
SWT bjælken opfylder dette krav i form af de bøjede ribber i toppen samt armeringen i bunden. Funktionen er dokumenteret med test, hvor man forsøgte at trykke betonen ud af bjælken og samtidigt målte vedhæftningen, som viste sig at mange gange højere end krævet.
Hvis man bygger bjælken ind i dækket, bliver det så en kompositbjælke?
Ikke nødvendigvis. Hvis bjælken mangler de faste og krævede forskydningsbindere er det ikke en kompositbjælke, eftersom betonen kan glide mod stålet og i yderste konsekvens falde helt bort, da intet holder det sammen.
Udvikling af kompositbjælken
De første kompositbjælker bestod af konventionelle I- og H-profiler, hvor man svejsede dupper på toppen og armerede dem sammen med dækket ovenpå. Det medførte en øget kapacitet, eftersom man fastgjorde en ekstra betonklump i toppen, som kunne tage trykkræfterne.
En videreudvikling af dette var at indstøbe resten af bjælken. Dette øgede kapaciteten yderligere og gav en vis brandbeskyttelse. Det krævede dog, præcis som i nutidige hat bjælker, at stålet og betonen skulle kobles sammen. Dupper eller tilsvarende skulle svejses på kroppen for at holde betonen på plads. Eksemplet nedenfor er fra Eurocode 4.
Et problem med enkeltkropsbjælker er den lave vridningsstyrke i ståltværsnittet sammenlignet med bjælker med dobbelt krop (kasse profiler). Dette betyder at de må understøtte midlertidigt under montagen, hvilket kan være omkostningstungt på byggepladsen. En hat bjælke, som SWT bjælken, er vridningsstærk nok til at klare montagelasterne uden midlertidig understøtning.
Kompositprodukter ved brand
En af de store fordele ved kompositprodukter er, at de kan dimensioneres til at klare brandkrav uden yderligere beskyttelse. Betonen har rigtigt gode varmeisolerende egenskaber sammenlignet med stålet, hvilket gør at en stor del af tværsnittet, med undtagelse af det, der er direkte eksponeret for branden, har en lavere temperatur og bibeholder derfor en høj bæreevne.
For de dele, der eksponeres, f. eks. flangen på bjælken og mantelrøret på søjlerne, vil restkapaciteten i betonen og de indre stålkonstruktioner (armeringsjern i bjælken og kernen i søjlerne) tage lasten fra de opvarmede dele. Eftersom den totale belastning i brand i henhold til Eurocode er lavere end i kold brudtilstand, kan man ofte uden problemer optimere konstruktionen ved på smarte måder at anvende tilgående komponenter, i såvel kold- som brandsituationer.
SWT-bjælken og SWT-søjlen er både gennemtestet og udførligt analyseret i brandsituationer
