Ο δομικός χάλυβας είναι απαραίτητος για πολλές εφαρμογές στον κατασκευαστικό κλάδο. Στην πραγματικότητα, αυτός ο τομέας αντιπροσωπεύει περίπου το ήμισυ της παγκόσμιας κατανάλωσης χάλυβα. Ο δομικός χάλυβας, ειδικότερα, προσφέρει πολυάριθμα πλεονεκτήματα στις κατασκευές και σε άλλες βιομηχανίες με βάση τις συνθέσεις υλικών και τις επιλογές μορφής του χάλυβα. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων μπορεί να δώσει στον δομικό χάλυβα διάφορες μηχανικές ιδιότητες που ταιριάζουν καλά σε συγκεκριμένες εφαρμογές. Ως κορυφαίος πάροχος υπηρεσιών δομικού χάλυβα στις ΗΠΑ, η Infra-Metals Co. μπορεί να σας βοηθήσει να βρείτε τη σωστή σύνθεση και σχήμα ανθρακούχου δομικού χάλυβα για την εφαρμογή σας.
Σύνθεση δομικού χάλυβα
Για αξιόπιστη μακροζωία και αντοχή σε μεγάλο βάρος, ο δομικός χάλυβας πρέπει να είναι της κατάλληλης σύνθεσης. Ο σίδηρος και ο άνθρακας είναι δύο από τα πιο σημαντικά συστατικά που χρησιμοποιούνται από χαλυβουργεία για την κατασκευή δομικού χάλυβα. Ο άνθρακας δίνει δύναμη στο σιδηρομετάλλευμα, το οποίο είναι η πηγή του σιδήρου στον χάλυβα και είναι αρκετά μαλακό από μόνο του. Για να επιτευχθεί ικανότητα μεταφοράς φορτίου, ο δομικός χάλυβας πρέπει να έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα κατά βάρος και οι κατασκευαστές μπορούν να αυξήσουν την ποσότητα άνθρακα ανάλογα με το επίπεδο αντοχής και ολκιμότητας που απαιτεί η εφαρμογή τους. Οι περισσότεροι κατασκευαστικοί σκοπούς χρειάζονται μόνο δομικό χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ή ήπιο χάλυβα που περιέχει μεταξύ {{0}},04 και 0,30 τοις εκατό άνθρακα κατά βάρος. Ο δομικός χάλυβας μεσαίας και υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα απαιτεί μεταξύ 0,31 και 1,50 τοις εκατό άνθρακα κατά βάρος, καθιστώντας αυτόν τον χάλυβα κατάλληλο για εφαρμογές μηχανολογίας.
Ο δομικός χάλυβας μπορεί επίσης να περιέχει επίπεδα μαγγανίου, φωσφόρου, θείου και σιλικόνης, μεταξύ άλλων υλικών. Αν και οι κατασκευαστές μπορούν να προσθέσουν πρόσθετα μέταλλα όπως χρώμιο, τιτάνιο και μολυβδαίνιο στις συνθέσεις χάλυβα τους για πρόσθετη αντοχή, αυτό είναι συχνά καλύτερο για μη δομικό χάλυβα, καθώς μπορεί να οδηγήσει σε εύθραυστο τελικό προϊόν.
Ανεξάρτητα από τη σύνθεση, οι κατασκευαστές πρέπει να δοκιμάσουν τον δομικό χάλυβα τους για αποδεκτή απόδοση και αντοχή σε εφελκυσμό. Μέρος αυτού που κάνει τον δομικό χάλυβα ισχυρό είναι η ικανότητά του να υποχωρεί υπό την πίεση του βάρους χωρίς να αλλάζει μόνιμα το σχήμα. Το σημείο στο οποίο ο δομικός χάλυβας αλλάζει ανεπανόρθωτα σχήμα ονομάζεται σημείο διαρροής. Η προστιθέμενη πίεση του βάρους θα ωθήσει τελικά τον χάλυβα στο όριο της αντοχής του σε εφελκυσμό, το σημείο στο οποίο ο χάλυβας πραγματικά σπάει. Η αντοχή διαρροής και η αντοχή εφελκυσμού μετρώνται σε λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) και σε κιλοίντσες ανά τετραγωνική ίντσα (ksi).
Για την αξιολόγηση της πρόσκρουσης ή της απορρόφησης ενέργειας σε δομικό χάλυβα, η δοκιμή πρόσκρουσης Charpy έχει τυποποιήσει τη διαδικασία. Οι χειριστές χρησιμοποιούν ένα σταθμισμένο εκκρεμές σφυριού και ένα δείγμα υλικού δομικού χάλυβα για να υπολογίσουν πόση ενέργεια μπορεί να απορροφήσει ο συγκεκριμένος χάλυβας όταν το εκκρεμές χτυπήσει πριν το υλικό φτάσει στα όρια διαρροής και αντοχής σε εφελκυσμό. Η δοκιμή Charpy μπορεί επίσης να ενσωματώσει δοκιμές θερμοκρασίας για να μιμηθεί τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.
Δεδομένης της κρίσιμης φύσης των κατασκευαστικών εφαρμογών, η Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών (ASTM) διαθέτει περισσότερα από 12.{1}} ρυθμιστικά πρότυπα που ταξινομούν τις ποιότητες χάλυβα και διέπουν το υλικό και τις ανοχές του. Αυτά τα πρότυπα παρέχουν ένα σταθερό πρότυπο σε όλες τις βιομηχανίες και διασφαλίζουν ότι ο χάλυβας που πληροί τις απαιτήσεις ASTM θα είναι της υψηλότερης ποιότητας. Ορισμένες από τις εγκεκριμένες ποιότητες δομικού χάλυβα είναι ASTM A36, ASTM A500, ASTM A572 και ASTM A588, με πολλαπλές επιλογές σχήματος ανάλογα με την εφαρμογή.
Δομικά Σχήματα χάλυβα
Μια ευρεία ποικιλία επιλογών σχήματος επιτρέπει περαιτέρω στα δομικά προϊόντα χάλυβα να υποστηρίζουν την κατασκευή και το σχεδιασμό. Το σχήμα είναι απαραίτητο για τη σωστή κατανομή των βαρών και των πιέσεων φορτίου και η σωστή επιλογή διασφαλίζει ότι ένα κτίριο είναι ανθεκτικό και ασφαλές. Οι διαφορετικές μορφές δομικού χάλυβα έχουν μοναδικές μηχανικές και χημικές ιδιότητες που τους καθιστούν κατάλληλους για διαφορετικές εφαρμογές. Αυτές οι φόρμες περιλαμβάνουν:
Γωνίες. Αυτές οι κάθετες διατομές σχήματος L, με ίσα ή άνισα σκέλη, βρίσκονται συνήθως στις γωνίες των κατασκευών και αλλού για να συμπληρώσουν τις κύριες προβλήτες και τις δοκούς.
Σωλήνας. Ο κοίλος σωλήνας που κατασκευάζεται από πηνία χάλυβα θερμής έλασης και πωλείται σε στρογγυλά, τετράγωνα και ορθογώνια σχήματα κατασκευάζεται εύκολα και συγκολλάται ανάλογα με τις ανάγκες. Είναι μια ελαφριά δομική εναλλακτική λύση στα προϊόντα συμπαγούς δομικού χάλυβα.
Δοκοί Ι. Αυτές οι δοκοί είναι ένα από τα πιο κοινά προϊόντα δομικού χάλυβα, τόσο για δοκούς όσο και για υποστυλώματα. Τα δύο παράλληλα στοιχεία της διατομής "I" ή "H" είναι γνωστά ως φλάντζες και το συνδετικό στοιχείο είναι γνωστό ως ιστός.
Δοκοί φαρδιάς φλάντζας. Με πολύ μακρύτερο ιστό από τις δοκούς I, οι φλάντζες μιας δοκού φαρδιάς φλάντζας είναι σχεδόν κάθετες στον ιστό.
Κανάλια. Τα δομικά κανάλια κυλίονται εν θερμώ σε σχήμα C και, όπως οι δοκοί Ι, έχουν μια ευρύτερη γωνία σύνδεσης μεταξύ των φλαντζών και του ιστού. Παρέχουν δομική στήριξη εκτός από μια κύρια φέρουσα δοκό, συνήθως για στήριξη ή πλαισίωση.
πιάτα. Οι πλάκες από ανθρακούχο χάλυβα μπορούν να αντέξουν μεγάλες ποσότητες βάρους και πίεσης, καθιστώντας τις ιδανικές για θαλάσσια πλοία. Πρόκειται για μεγάλες επιφάνειες από συμπαγή και συνεχή δομικό χάλυβα που προορίζονται να καλύπτουν μεγάλες επιφάνειες.
Μπαρ. Συντομογραφία των εμπορικών ράβδων, είναι τύποι ράβδων άνθρακα θερμής έλασης και ψυχρής έλασης με διαφορετικές ιδιότητες, διαστάσεις και υποκατηγορίες σχήματος, όπως στρογγυλές, τετράγωνες και επίπεδες διατομές.
Πλεονεκτήματα του δομικού χάλυβα
Ο δομικός χάλυβας είναι ένα εξαιρετικά αποδοτικό και αποτελεσματικό υλικό για κατασκευαστικές εφαρμογές. Προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα στον τομέα, όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας:
Αποτελεσματικότητα κόστους. Εκτός από οικονομικός όσον αφορά την αρχική επένδυση υλικών, ο δομικός χάλυβας μπορεί συχνά να οδηγήσει σε μειώσεις κόστους σε άλλους τομείς, όπως μειωμένες απαιτήσεις σε υλικά λόγω της στιβαρής αντοχής του χάλυβα, ταχύτερα προγράμματα κατασκευής, χαμηλότερη παραγωγή απορριμμάτων, ικανότητα ανακύκλωσης κ.λπ. .
Ασφάλεια. Η αντοχή του δομικού χάλυβα είναι ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό, αλλά έχει και άλλα χαρακτηριστικά που του δίνουν ασφαλή λειτουργικότητα. Ο χάλυβας είναι ανθεκτικός στη διάβρωση, τη σκουριά, το ωίδιο, τη φλόγα και τις θερμικές συνθήκες. Επιπλέον, δεν θα θρυμματιστεί όπως άλλα υλικά εάν μετατοπιστεί μια χαλύβδινη κατασκευή.
Προσαρμόσιμο στην ανάπτυξη. Δεδομένου ότι οι κατασκευαστές σχεδιάζουν ειδικά δομικό χάλυβα για την αντοχή και την ικανότητα μεταφοράς βάρους του, εάν ένας κατασκευαστής χρειάζεται ή θέλει να κατασκευάσει μια προσθήκη σε ένα ακίνητο, ο χάλυβας πλαισίωσης μπορεί συχνά να καλύψει την αλλαγή.
αξιόπιστος. Τα πρότυπα ASTM διασφαλίζουν ότι ο δομικός χάλυβας πληροί τα πρότυπα ποιότητας που είναι συνεπή σε όλους τους κλάδους, ώστε οι αγοραστές να γνωρίζουν τι παίρνουν όταν αγοράζουν αυτόν τον χάλυβα. Αυτό δίνει στους κατασκευαστές ηρεμία ότι το προϊόν είναι ασφαλές για την προβλεπόμενη χρήση του.
Πολύπλευρος. Το σχετικά μικρό βάρος και η αντοχή του δομικού χάλυβα επιτρέπουν πιο μοναδικά ή πολύπλοκα σχέδια κτιρίων και αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά από τα δομικά υλικά όπως το ξύλο.
Αποτελεσματικός. Όταν οι κατασκευαστές συνδυάζουν την παραγωγή δομικού χάλυβα με τεχνολογία υπολογιστών που μπορεί να δημιουργήσει μοντέλα και να ενσωματώσει την αλυσίδα εφοδιασμού, αυτές οι τεχνολογικές εξελίξεις μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό περιοχών για εξοικονόμηση κόστους, βελτιώσεις σχεδιασμού και ζητήματα ασφάλειας.
Φιλικό προς το περιβάλλον. Ο χάλυβας είναι ένα ανακυκλώσιμο μέταλλο που διατηρεί τη δύναμή του ανεξάρτητα από τους κύκλους ανακύκλωσης στους οποίους υποβάλλεται. Αυτή η ικανότητα μειώνει επίσης τα σκραπ. Με την αφθονία των πόρων εξόρυξης σιδηρομεταλλεύματος της Αμερικής, όπως στη Μινεσότα, η εγχώρια παραγωγή χάλυβα μπορεί να είναι μια βιώσιμη βιομηχανία.
Εφαρμογές δομικού χάλυβα
Με όλα τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με άλλα δομικά υλικά, ο δομικός χάλυβας βασίζεται σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών, όπως:
Κτίριο
αυτοκινητοβιομηχανία
Μεταφορά
Εξόρυξη
Ναυτικό κτίριο
Συσκευασία
Ενέργεια
Γεωργία
