Stal należy obecnie do najczęściej wykorzystywanych materiałów konstrukcyjnych. Stanowi ona podstawowy budulec konstrukcji stalowych, jest wzmocnieniem (np. jako zbrojenie konstrukcji betonowych), wykonuje się z niej elementy układów infrastrukturalnych (rurociągi itp.). Stal konstrukcyjna zawdzięcza swój sukces przede wszystkim temu, że jest wykorzystywana od dawna, a dzięki temu bardzo dobrze dopracowana jest technologia jej wytwarzania, obróbki oraz wykonywania z niej elementów (większych lub mniejszych). Poznane są również dobrze jej właściwości oraz metody modyfikacji chemicznej i fizycznej. Warto jest przyjrzeć się temu tematowi z bliska, szczególnie w kontekście konstrukcji stalowych.

Jak powstaje stal?

Stal nie jest tylko i wyłącznie jedna. Stal dzieli się na wiele rodzajów, w tym i na taką, którą określamy mianem stali konstrukcyjnej. Czym różni się jeden gatunek od drugiego. Można to lepiej wytłumaczyć, omawiając, kwestię powstawania stali. Stal jest mylona z żelazem. Głównie dlatego, że z zewnątrz wyglądają podobnie oraz dlatego, że w 97 procentach stal składa się z żelaza. Przechodząc do rzeczy, stal jest to stały stop żelaza i węgla. Najczęściej w skład stopu wchodzą również inne pierwiastki, które są pożądane lub nie. Wszystkie one mają oczywiście wpływ na właściwości stali. Choć stal, jest to w około 97 procentach żelazo, to te niewielkie ilości mają zdecydowany wpływ na właściwości stali, które mocno różnią się e od tych, jakie ma żelazo. Żelazo jest dość twarde, ale kruche. Ma słabą wytrzymałość na zginanie oraz rozciąganie. Stal jest to materiał bardziej miękki, ale za to plastyczny i o znacznej wytrzymałości na rozciąganie oraz na zginanie. Stal, która jest zahartowana, nabywa również większej twardości. W skrócie stal to mieszanina żelaza, węgla oraz niektórych innych pierwiastków stopowych. Konstrukcje stalowe powstają ze stali konstrukcyjnej, która charakteryzuje się rewelacyjnymi właściwościami wytrzymałościowymi.

Zalety konstrukcji stalowych

Konstrukcje stalowe kojarzą nam się z wielkimi stalowymi budowlami, takimi jak kultowa wieża Eiffla w Paryżu. Choć są faktycznie najbardziej spektakularne, to warto nadmienić, że stal ze względu na swoje właściwości nadaje się na konstrukcje innego rodzaju. Do kategorii konstrukcji stalowych możemy zaliczyć na przykład okręty podwodne i nawodne, mosty, kolej żelazną, różnego rodzaju konstrukcje infrastrukturalne (maszty telekomunikacyjne, linie energetyczne itp.), słowem stal nadaje się do konstrukcji w bardzo wielu dziedzinach przemysłu oraz naszego życia. Do najważniejszych cech konstrukcji stalowych zaliczymy:

– wytrzymałość na duże obciążenia,

– bardzo dobrą odporność mechaniczną,

– małą podatność na agresywne środowisko zewnętrzne,

– stosunkowo niską podatność na wahania temperatur (pod kątem zmiany wymiarów).

Czy konstrukcje stalowe są tanie?

Oczywiście, kiedy budujemy zawsze istotnym czynnikiem, jest ostateczny koszt całej budowy. Nie można rzecz jasna planować zakończenia żadnej inwestycji, jeśli jej ostateczny kosztorys przekraczałby nasze możliwości finansowe. Konstrukcje w stu procentach stalowe są jednymi z najlepszych, ale z drugiej strony koszt związany z budową takiego obiektu jest niezwykle wysoki. Oczywiście trzeba jednocześnie brać pod uwagę fakt, że np. w dziewiętnastym wieku oraz na początku dwudziestego, stal była sporo tańsza, ponieważ jej zasoby wydawały się niewyczerpane, a popyt, choć duży był dużo mniejszy od obecnego, choć obecnie, stal nie jest jedynym materiałem konstrukcyjnym. Z tego to powodu konstrukcje stalowe, a szczególnie w budownictwie, są niezmiernie rzadkie. Zazwyczaj stalowy jest szkielet budynku, czyli element, co do którego musimy być najbardziej pewni co do jego wytrzymałości. Nie uwzględniamy w tym zestawieniu oczywiście okrętów, ponieważ w ich przypadku zastąpienie stali jako np. element poszycia jest trudne, jeśli nie niemożliwe, a skala trudności rośnie wraz z rozmiarami jednostki pływającej.

Wady stali

Konstrukcje stalowe pomimo oczywistych wielu zalet, mają również swoje wady, o których nie można nie wspomnieć. Jedną z największych wad konstrukcji stalowych jest ich waga. Stal nie należy do najlżejszych materiałów i tam, gdzie tylko się da, próbuje się ją zastąpić materiałami lżejszymi. Szczególnie dobrym przykładem jest tutaj przemysł lotniczy. W lotnictwie stal została niemal całkowicie zastąpiona przez aluminium i jego stopy oraz przez tytan. Inną wadą stali jest na pewno ten fakt, że dość dobrze przenosi ona drgania oraz dźwięk. Szczególnie kłopotliwe jest to w budownictwie mieszkaniowym. Domy szkieletowe o konstrukcji stalowej wydają się bardzo dobrym pomysłem, szczególnie w porównaniu do domów szkieletowych drewnianych. Stal jest dużo bardziej wytrzymała od drewna, ale wspomniany wyżej powód sprawia, że domy szkieletowe o konstrukcji stalowej są zdecydowanie rzadziej wybieraną opcją. Nie oznacza to oczywiście, że dom szkieletowy o stalowej konstrukcji nie może powstać, i nie może być cichy i wygodny, wymaga jednak zdecydowanie bardziej skrupulatnego wykonania.