Memahami Balok Komposit: Kekuatan dan Performa Dijelaskan

Balok komposit adalah elemen konstruksi yang biasanya terdiri dari lapisan beton terkuat yang dilekatkan dan didukung oleh balok baja berprofil. Balok komposit lebih kuat dari jumlah bagian penyusunnya dan menunjukkan kombinasi yang menguntungkan dari karakteristik kekuatan kedua bahan. Ini berarti balok komposit baja dan beton akan memiliki baik kekuatan kompresi beton maupun kekuatan tarik baja. Ada beberapa jenis lain dari balok komposit yang digunakan dalam industri konstruksi yang menggabungkan berbagai grade beton dengan komposit plastik dan kayu. Namun, balok komposit baja dan beton terkuat adalah yang paling banyak digunakan.

Menggabungkan dua bahan yang berbeda untuk membentuk komposit tidak hanya menggabungkan kekuatan kolektif dari kedua bahan. Membentuk ikatan di antara bahan yang relevan sebenarnya meningkatkan karakteristik fisiknya dan membuat komposit lebih kuat dari jumlah kekuatannya. Dalam konstruksi skala besar, baja dan beton adalah kombinasi yang paling sering digunakan untuk balok komposit. Beton memberikan komposit massa, kekakuan, dan kekuatan kompresi dan mengurangi defleksi dan getaran di lapisan. Anggota baja memberikan kekuatan tarik pada balok dengan rasio kekuatan terhadap berat yang baik dan waktu konstruksi yang cepat.

Salah satu bagian terpenting dari balok komposit adalah titik pemasangan atau konektor shear di antara kedua bahan. Koneksi yang tepat di antara kedua bagian komposit memungkinkan bahan untuk bertindak sebagai satu unit dan memberikan balok komposit kekuatan inherennya. Konektor shear ini biasanya adalah baut yang dipadatkan pada balok baja dan ditanamkan dalam lapisan beton. Jumlah dan ukuran konektor shear ini dihitung dengan hati-hati karena mereka mewakili bagian kritis dari performa mekanik komposit.

Balok komposit beton dan baja dapat menggunakan lapisan beton yang telah dicor sebelumnya atau dicor di lokasi. Slab pre-cast dibangun dengan slot atau kantong di dalamnya yang menerima baut pemasangan. Kantong-kantong ini kemudian diisi dengan beton ketika slab ditempatkan dengan benar. Pembuatan slab di lokasi sedikit lebih kompleks dan memerlukan lembar dek berprofil yang diletakkan sebelum mencor beton. Dek ini biasanya terbuat dari lembar baja tebal tipis dengan berbagai profil tergantung pada aplikasi.

Lemar diletakkan di atas balok, dan kemudian konektor shear dipadatkan pada balok menggunakan proses "through-deck welding" atau melalui penembakan peluru. Setelah dek ditempatkan, beton dicor di atasnya dan besi tulang ditambahkan. Dek berfungsi sebagai penahan atau untuk menahan beton basah dan juga memberikan kekuatan pada komposit setelah slab mengeras.

Beberapa jenis balok komposit lainnya digunakan dalam konstruksi skala kecil. Ini termasuk balok kayu yang mendukung strip beton ringan yang digunakan sebagai lantai di banyak rumah kayu. Kotak komposit resin yang diisi beton sering digunakan dalam konstruksi jembatan. Mereka kuat, cepat difabrikasi, dan relatif ringan membutuhkan minimum mesin berat untuk ditempatkan. Meskipun sangat berbeda dalam bahan yang digunakan, elemen struktural ini semuanya menggunakan prinsip kekuatan bersama yang sama seperti balok baja dan beton yang lebih tradisional.

Apa Perbedaan Antara Balok Komposit dan Balok Tertutup?

Seperti disebutkan sebelumnya, struktur dan bangunan berisi berbagai macam jenis balok. Balok komposit hanyalah satu dari lebih dari 20 jenis yang digunakan dalam konstruksi modern. Namun, mungkin Anda telah menemukan istilah "sealed beam" dan merasa sedikit bingung. Apakah sealed beam memiliki hubungan dengan konstruksi sama sekali?

Karena ternyata, sealed beam bukan dari dunia konstruksi. Mereka adalah jenis desain lampu depan mobil yang menggabungkan bolong di belakang lensa dan diabadikan dalam unit terpadu. Ini adalah jenis lama yang sebagian besar mobil dilengkapi sebelum 1990. Anda sebagian besar akan menemukan lampu depan balok komposit pada kendaraan saat ini: Mereka spesifik untuk merek/model, memungkinkan Anda untuk menggantikan hanya bolong jika terbakar. Di sisi lain, Anda harus mengganti seluruh lampu depan sealed jika berfungsi tidak baik.

Jenis Balok Konstruksi

Jadi sekarang setelah kita tahu bahwa sealed beam tidak memiliki hubungan dengan dunia konstruksi, mari kita lakukan tinjauan cepat tentang jenis balok yang paling umum. Anda akan menemukannya diklasifikasikan berdasarkan beberapa karakteristik logis, termasuk kondisi dukungan, bahan konstruksi, geometri, bentuk potongan melintang, dan metode konstruksi.

Bahan Balok dan Kondisi Dukungan

Balok komposit tergolong dalam kategori yang sama dengan beton terkuat, baja, dan kayu. Kebanyakan dibuat dengan menggabungkan baja dengan beton terkuat, tetapi gaya lain menggabungkan komposit plastik dan kayu dengan beton. Balok lain yang diklasifikasikan berdasarkan bahan konstruksi termasuk baja murni, kayu, dan beton terkuat.

Balok konstruksi juga dikategorikan berdasarkan cara didukungnya. Balok sederhana beristirahat pada dukungan tertancap di satu ujung dan dukungan roller di ujung lainnya. Berkat pengaturan ini, bebas untuk berputar. Balok tetap, di sisi lain, memiliki dukungan di kedua ujung tetapi tidak dapat berputar. Balok cantilever dilekatkan pada permukaan vertikal dan meluas darinya. Mereka umum digunakan untuk membuat struktur seperti jendela bay dan balkon. Balok berkelanjutan dilengkapi dengan lebih dari dua dukungan sepanjang seluruh panjang.

Geometri Balok dan Bentuk Potongan Melintang

Bentuk dan geometri juga memainkan peran kunci dalam fungsi balok. Yang memiliki bentuk potongan melintang biasanya terbuat dari beton terkuat, baja, atau campuran keduanya. Desain tipikal termasuk persegi panjang, T-bentuk, L-bentuk, lurus, lengkung, atau menyempit.

Metode Konstruksi

Balok beton dapat difabriksikan melalui metode pembuatan spesifik untuk memberikan dukungan terbaik. Balok beton dicor di lokasi diproduksi langsung di lokasi, sementara balok beton precast dibuat di pabrik sebelum proyek konstruksi dimulai. Ada juga balok beton prategangan, yang berisi tali logam yang telah ditegang di dalam setiap balok untuk meningkatkan performanya.

Jenis Busa yang Digunakan untuk Balok Komposit?

Anda telah mempelajari tentang komposit dan jenis balok lainnya yang digunakan dalam konstruksi bangunan. Namun, jenis lain dari balok komposit digunakan dalam lingkungan berkinerja tinggi: balok sandwich. Struktur ini biasanya digunakan dalam penerbangan, otomotif, kapal laut, dan produksi turbin angin. Balok komposit sandwich memiliki banyak manfaat: kekuatan, resistensi kelelahan, daya tahan, dan kekakuan.

Cara Membangun Balok Sandwich

Balok komposit sandwich biasanya terdiri dari inti dalaman dengan kekakuan rendah dan kepadatan rendah yang dipadukan dengan dua kulit luar dan perekat kuat. Kulit luar seringkali mengandung serat karbon atau aluminium kelas penerbangan, tetapi dapat difabriksikan dari laminat kaca, termoplastik terkuat serat karbon, atau polimer termo-set. Interior kepadatan rendahnya terdiri dari busa open-cell atau closed-cell. Produsen dapat memilih dari berbagai pilihan bahan saat membuat balok komposit sandwich:

• Busa Nomex
• Maduku logam
• Busa polimer plastik

Busa Nomex

Nomex adalah polimer meta-aramid tahan panas dan api yang tahan lama yang pertama kali dibuat oleh DuPont pada awal tahun 1960-an. Nomex memiliki kekuatan tarik 340 megapascal, setara dengan sekitar 49.300 psi. Ia juga dapat menahan suhu hingga hampir 700 derajat Fahrenheit.

Busa Polimer

Busa polimer plastik juga adalah pilihan populer untuk inti balok komposit sandwich. Polyurethane, polyvinyl chloride, polyethylene dan polystyrene adalah yang paling banyak digunakan. Seperti Nomex, mereka menciptakan interior dengan kepadatan rendah.

Manfaat Balok Komposit Sandwich

Balok komposit sandwich memberikan beberapa keuntungan penting dari sudut pandang teknik. Dengan memadukan kulit luar yang kaku dengan inti dalaman kepadatan rendah, balok ini memberikan kekuatan yang unggul sambil mengurangi berat keseluruhan. Desain ini menghasilkan kekuatan lentur dan kekakuan yang tinggi relatif terhadap berat balok. Bergantung pada bahan spesifik di dalam setiap balok, mereka juga dapat menawarkan properti isolasi panas serta resistensi korosi dan stabilitas. Mereka juga menawarkan crashworthiness yang unggul, yaitu kemampuan untuk menyerap energi dampak selama tabrakan.