تیرهای کامپوزیت فولاد - بتن برای پلها و سازه های ساختمانی مدت زمان زیادی است که به کار می رود و از جمله آن می توان به سقف های مرکب عرشه فولادی اشاره نمود.
در صنعت ساختمان، از متال دکر ساختمان های بزرگ جهت مستحکم کردن و مقاوم به زلزله کردن آن ها به دلیل اینکه تحت بارهای دینامیکی هستند از این سقف ها استفاده می شود.
سقف کامپوزیت:
بدیهی است که بتن در برابر نیروهای فشاری مقاوم است اما تحت نیروی کششی، ضعیف است.
در حالی که فولاد تحت تنش کششی قوی است و مقاطع فولادی باریک نسبت به کمانش تحت نیروهای فشاری حساس و ضعیف هستند.
در واقع هرکدام از مواد که در ساختمان سازی استفاده می شوند با توجه به مزیت رفتاری آن ها باعث می شود سازه کامپوزیت فولاد - بتن به صورت موثر و اقتصادی عمل کند.
قطعه کار مورد استفاده در سقف کامپوزیت شامل فولاد کار سرد شده و یک ورق فولادی است که نه تنها به عنوان قالب دائم برای دال بتنی عمل می کند بلکه به عنوان تقویت کننده در اعمال نیروی کششی نیز، موثر است.
سقف کامپوزیت می تواند به سمت موازی تیر یا عمود بر آن مطابق شکل بالا باشد. در اجرای تیرهای کامپوزیتی با رعایت ضوابط پیشنهادی در استانداردها از جمله AISC و مقررات ملی ساختمانی ایران می توان اثر بتن و فولاد را با هم داشت.
یک جزء ضروری تیر کامپوزیت، گلمیخ است که بین مقطع فولادی و دال بتنی قرار می گیرد. انتقال نیروی برشی طولی در فصل مشترک فولاد - بتن با گلمیخ های سردار انجام می شود.
اتصال با گلمیخ ها به صورت مکانیکی تامین می شود که اجازه به انتقال نیرو از بتن به فولاد و برعکس را می دهد.
گلمیخ ها در بال بالایی تیر فولادی و معمولا با جوشکاری قبل از ریختن بتن وصل می شوند.
این اتصال دهنده ها تضمین می کنند که دو ماده متفاوت که سازنده مقطع کامپوزیت هستند به عنوان یک جزء واحد و یکپارچه عمل می کنند.
گلمیخ، به عنوان برشگیر بین لایه بتنی و تیرآهن فولادی به کار می رود. دک گالوانیزه به عنوان شکل دهنده و قالب بتن بر روی تیر قرار می گیرد. این ورق پوشش دار برای افزایش عمر ساختمان ها می باشد.
انواع وسایل و اشکال مختلف به عنوان برشگیر می توانند عمل کنند و ملاحظات اقتصادی متداوم باعث ایجاد انگیزه در توسعه محصولات جدید شده است.
در حال حاضر گلمیخ از نوع سردار به طور وسیع در سازه های کامپوزیتی به کار می رود. وظیفه گلمیخ، مقاومت در برابر نیروی برشی در ناحیه اتصال بین تیر فولادی و دال بتنی است.
توانایی گلمیخ ها نه تنها در انتقال نیروی برشی طولی بلکه، مقاوم کردن دال بتنی در برابر ترک خوردن طولی در هنگام تمرکز نیروی برشی است.
منطقه شکست برای گلمیخ جوش داده شده:
در سقف کامپوزیت، بتن و گلمیخ با هم در تماسند. گرده جوش گلمیخ برای مقاومت در برابر نیروی برش طولی و سر گلمیخ برای مقاومت در مقابل نیروی کششی طراحی شده است.
برای اینکه گلمیخ به عنوان اتصال دهنده برشی شروع به انتقال نیروهای برشی کند، یک لغزش لازم است که اتفاق بیفتد.
این نیروهای لغزشی وارد بر گرده جوش جهت تحمل بار وارد شده از طرف بتن است. نیروهای محوری از قسمت میله گلمیخ منتقل می شوند.
ورق در سقف کامپوزیتی:
یکی از روش های اجرای تیرهای مرکب استفاده از عرشه های فولادی است. عرشه های فولادی به صورت ورق های خم شده یا کنگره دار در تیرهای مرکب به کار می روند.
از نظر معماری ورق های خم شده مناسب است و باعث می شود وزن مرده کمتری نسبت به اجزای سقف در حالت معمول را ایجاد کند.
هدف از خم شدن عرشه فولادی، افزایش سختی است تا تحمل وزن بتن را داشته باشد و به عنوان قالب بتن بعد از بتن ریزی عمل می کند.
این ورق ها از جنس فولاد کربنی در شرایط گالوانیزه شده هستند که اصطلاحا به آن ها ورق گالوانیزه گفته می شود.
با وجود اینکه روی گالوانیزه از لحاظ الکتریکی رسانا است اما روی یک آلودگی محسوب می شود که اثرات آن بر متالوژی جوش باعث جوش های ترد می شود.
اثر تردی هیدروژنی زمانی که گالوانیزه گرم به کار می رود در نظر گرفته می شود. تردی هیدروژنی از نقاط متفاوت در گلمیخ جوش شده، شروع می شوند.