Vad är egentligen en samverkanskonstruktion och vad skiljer den från konventionella stål- och betonglösningar?
Om man häller betong i en ihålig balk, blir det automatiskt en samverkansbalk då?
Svaret är nej. Det finns flera krav som måste uppfyllas för att skapa en fungerande samverkansprodukt, och nyckelordet är att de olika materialen skall samverka. Det kräver någon form av förbindning, materialen emellan.
Osäkerhet på marknaden
Idag råder en viss osäkerhet på marknaden om vad som är en samverkansprodukt och olika termer förväxlas lätt. Exempelvis är det inte ovanligt att vi på SWT tar emot en förfrågan på leverans av samverkansbalkar, men att man senare i specifikationen talar om betongfyllda HSQ-balkar. Men att fylla en lådbalk, likt en HSQ-balk, med betong, gör den inte automatiskt till en samverkansbalk. Att förutsätta det kan vara farligt eftersom det kan leda till underdimensionerade konstruktioner.
Alla hattbalkar är inte lika
En HSQ-balk är normalt slät på insidan, dvs det är en ihålig låda utan vare sig armering eller annat som betongen kan greppa tag i. Det finns därmed ingen mekanism för att överföra så kallade skjuvkrafter mellan stål och betong. Att ha skjuvförbindare är ett krav enligt Eurocode 4, Europa-normen som styr konstruktion av samverkanskonstruktioner.
SWT-balken uppfyller kraven genom de invikta flänsarna i toppen samt armeringen i botten. Funktionen är verifierad med tester där man försökt trycka ut betongen ur balken och mätt vidhäftningsförmågan, vilken har visat sig vara många gånger högre än grundkraven.
Om man bygger in balken i bjälklagen, blir det då en samverkansbalk?
Inte nödvändigtvis. Om balken saknar fasta och erforderliga skjuvförbindare så är det inte en samverkansbalk, eftersom betongen kan glida mot stålet och dessutom helt falla bort då inget håller dem samman.
Samverkansbalkens utveckling
De tidiga samverkansbalkarna bestod av konventionella I- eller H-profiler där man svetsade dubbar på toppen och armerade dem samman med bjälklagen ovanpå. Det medförde ökad kapacitet eftersom man erhöll en extra betongklump i toppen som kunde hantera tryckkrafter.
En vidareutveckling av detta var att gjuta in även resten av balken. Det ökade kapaciteten ytterligare och gav visst brandskydd. Det krävs dock, precis som i de modernare hattbalkarna, att stål och betong kopplas samman. Dubbar eller kremlor av armering måste svetsas i balkliven för att hålla betongen på plats. Det exemplifieras i bilden härunder, som är från Eurocode 4.
Ett problem med enkellivsbalkarna är att de har låg vridstyvhet i ståltvärsnittet jämfört balkar med dubbla liv (box-profiler). Det gör att de måste stämpas under montageskedet vilket kan vara kostsamt på byggplatsen. En hattbalk, likt SWT-balken, är vridstyv nog att klara montagelasterna utan vridstämpning i fält.
Samverkansprodukter i brand
En av de stora fördelarna med samverkansprodukter är att de kan dimensioneras för att klara brandkrav utan yttre skydd. Betongen har goda värmeisolerande egenskaper jämfört med stål vilket gör att en stor del av tvärsnittet, förutom det som är ytterst exponerat mot branden, har lägre temperatur med bibehållen god bärförmåga.
För de delar som exponeras, t.ex. balkflänsen och pelarens mantelrör, så finns restkapacitet i betongen och de inre stål-konstruktionerna (armeringsjärn i balken och kärnan i pelaren) som kan ta över last från de uppvärmda delarna. Eftersom total belastning i brand enligt Eurocode är lägre än i kall brottsituation så går det oftast att nå en hög grad av optimering av konstruktionen i både kall- och brand-situation, genom smarta val av ingående komponenter.
SWT-balken och SWT-pelaren är både testad och utförligt analyserad i brandsituation
