A szerkezeti acél az építőipar számos alkalmazásában nélkülözhetetlen. Valójában ez az ágazat a világ acélfelhasználásának körülbelül a felét teszi ki. A szerkezeti acél különösen az építőiparban és más iparágakban kínál számos előnyt az acél anyagösszetétele és formai lehetőségei alapján. Ezeknek a tényezőknek a kombinációja a szerkezeti acélnak különféle mechanikai tulajdonságokat adhat, amelyek jól illeszkednek az adott alkalmazásokhoz. Az Egyesült Államok vezető szerkezeti acélszolgáltatási szolgáltatójaként az Infra-Metals Co. segíthet megtalálni az alkalmazásához megfelelő összetételű és alakú szénszerkezeti acélt.
Szerkezeti acél összetétele
A megbízható hosszú élettartam és az extrém súlyok elviselése érdekében a szerkezeti acélnak megfelelő összetételűnek kell lennie. A vas és a szén az acélgyárak szerkezeti acél előállításához használt két legfontosabb összetevője. A szén erőt ad a vasércnek, amely az acél vas forrása, és önmagában is meglehetősen puha. A teherbíró képesség eléréséhez a szerkezeti acélnak nagyobb tömegű széntartalommal kell rendelkeznie, és a gyártók növelhetik a szén mennyiségét az alkalmazásuk által megkívánt szilárdsági és hajlékonysági szinttől függően. A legtöbb építési célra csak alacsony szén-dioxid-kibocsátású vagy enyhe szerkezeti acélra van szükség, amely {{0}},04 és 0,30 tömegszázalék közötti szenet tartalmaz. A közepes és nagy széntartalmú szerkezeti acélok 0,31 és 1,50 tömegszázalék közötti széntartalmat igényelnek, így ez az acél alkalmas gépipari alkalmazásokhoz.
A szerkezeti acél egyéb anyagok mellett mangánt, foszfort, ként és szilikont is tartalmazhat. Bár a gyártók további fémeket, például krómot, titánt és molibdént adhatnak acélösszetételeikhez a szilárdság növelése érdekében, ez gyakran jobb a nem szerkezeti acélok esetében, mivel ez rideg végtermékhez vezethet.
Az összetételtől függetlenül a gyártóknak tesztelniük kell szerkezeti acéljukat az elfogadható folyási és szakítószilárdság szempontjából. A szerkezeti acélt részben az a képessége teszi erőssé, hogy a súly nyomása alatt engedhető anélkül, hogy állandóan megváltoztatná az alakját. Azt a pontot, ahol a szerkezeti acél helyrehozhatatlanul megváltoztatja alakját, folyáshatárnak nevezzük. A súly hozzáadott nyomása végül az acélt a szakítószilárdság határáig nyomja, vagyis arra a pontra, ahol az acél ténylegesen eltörik. A folyási szilárdságot és a szakítószilárdságot font per négyzethüvelyk (psi) és kiloinch per négyzethüvelyk (ksi) mértékegységben mérik.
A szerkezeti acél ütésének vagy energiaelnyelésének értékelésére a Charpy ütési teszt szabványosította a folyamatot. A kezelők súlyozott kalapácsingát és szerkezeti acél anyagmintát használnak annak kiszámításához, hogy az adott acél mennyi energiát képes elnyelni, amikor az inga nekiütközik, mielőtt az anyag elérné a folyási és szakítószilárdsági határokat. A Charpy-teszt hőmérsékleti teszteket is tartalmazhat a környezeti hőmérséklet-ingadozások utánzására.
Tekintettel az építőipari alkalmazások kritikus jellegére, az American Society for Testing and Materials (ASTM) több mint 12.{1}} szabályozási szabványt alkalmaz, amelyek osztályozzák az acélminőségeket, és szabályozzák az anyagokat és azok tűréseit. Ezek a szabványok egységes szabványt biztosítanak az iparágakban, és biztosítják, hogy az ASTM követelményeknek megfelelő acél a legjobb minőségű legyen. A jóváhagyott szerkezeti acélok némelyike az ASTM A36, ASTM A500, ASTM A572 és ASTM A588, az alkalmazástól függően többféle formai lehetőséggel.
Szerkezeti acél alakzatok
Az alaki lehetőségek széles választéka lehetővé teszi a szerkezeti acéltermékek számára az építkezés és a tervezés támogatását. A forma elengedhetetlen a tehersúlyok és nyomások helyes elosztásához, a megfelelő kiválasztása pedig biztosítja az épület tartósságát és biztonságosságát. A szerkezeti acélok különböző formái egyedi mechanikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek alkalmassá teszik őket különböző alkalmazásokra. Ezek az űrlapok a következőket tartalmazzák:
Szögek. Ezek az L-alakú merőleges keresztmetszetek, egyenlő vagy nem egyenlő lábakkal, általában a szerkezetek sarkainál és máshol találhatók, kiegészítve a fő pilléreket és gerendákat.
Cső. A melegen hengerelt acéltekercsekből készült üreges cső, amelyet kerek, négyzet és téglalap alakú formában árulnak, könnyen elkészíthető és szükség szerint hegeszthető. Ez egy könnyű szerkezeti alternatíva a tömör szerkezeti acéltermékekhez.
I-gerendák Ezek a gerendák az egyik legelterjedtebb szerkezeti acéltermékek gerendákhoz és oszlopokhoz egyaránt. Az "I" vagy "H" keresztmetszet két párhuzamos elemét karimának, az összekötő elemet pedig szövedéknek nevezzük.
Széles karimás gerendák. Az I-gerendáknál jóval hosszabb bordák esetén a széles karimás gerenda karimája közel merőleges a szalagra.
Csatornák. A szerkezeti csatornákat melegen hengerelték C alakúra, és az I-gerendákhoz hasonlóan szélesebb csatlakozási szöggel rendelkeznek a karimák és a szalag között. A fő teherhordó gerenda mellett szerkezeti alátámasztást biztosítanak, jellemzően merevítésre vagy keretezésre.
tányérok. A szénacél lemezek nagy súlynak és nyomásnak ellenállnak, így tökéletesek az óceánjáró hajókhoz. Ezek tömör és folytonos szerkezeti acélból készült nagy felületek, amelyek nagy felületek lefedésére szolgálnak.
Bárok. A kereskedelmi rudak rövidítése a melegen hengerelt és hidegen kész karbonrudak típusai, amelyek különböző tulajdonságokkal, méretekkel és alakkal rendelkeznek, például kerek, négyzet alakú és lapos keresztmetszetűek.
A szerkezeti acél előnyei
A szerkezeti acél rendkívül hatékony és hatékony anyag az építőipari alkalmazásokhoz. Számos előnnyel jár az ágazatban, például a rozsdamentes acél esetében:
Költséghatékonyság. Amellett, hogy a kezdeti anyagbefektetés szempontjából gazdaságos, a szerkezeti acél gyakran költségcsökkentést eredményezhet más területeken is, mint például az acél robusztus szilárdsága miatt csökkentett anyagszükséglet, gyorsabb építési ütemezés, alacsonyabb hulladéktermelés, újrahasznosítási kapacitás stb. .
Biztonság. A szerkezeti acél szilárdsága meghatározó jellemző, de más olyan jellemzőkkel is rendelkezik, amelyek biztonságos működést biztosítanak. Az acél ellenáll a korróziónak, rozsdának, penésznek, lángnak és hőhatásoknak. Ráadásul nem törik szét, mint más anyagok, ha egy acélszerkezet elmozdulna.
Alkalmazkodó a növekedéshez. Mivel a gyártók kifejezetten a szerkezeti acélt a szilárdsága és teherbíró képessége miatt tervezik, ha az építtetőnek szüksége van vagy szeretne egy ingatlant kiegészíteni, a keretacél gyakran alkalmazkodik a változáshoz.
megbízható. Az ASTM szabványok biztosítják, hogy a szerkezeti acél megfeleljen az iparágakban egységes minőségi szabványoknak, így a vásárlók tudják, mit kapnak, amikor megvásárolják ezt az acélt. Ez nyugalmat biztosít az építőknek, hogy a termék biztonságos a rendeltetésszerű használat során.
Sokoldalú. A szerkezeti acél viszonylag kis súlya és szilárdsága egyedibb vagy összetettebb épületterveket és építészeti jellemzőket tesz lehetővé, mint az építőanyagok, például a fa.
Hatékony. Amikor a gyártók a szerkezeti acélgyártást olyan számítógépes technológiával kombinálják, amely modelleket generál és beépítheti az ellátási láncot, ezek a technológiai fejlesztések segíthetnek azonosítani azokat a területeket, ahol költségmegtakarítást, tervezési fejlesztéseket és biztonsági megfontolásokat igényelnek.
Környezetbarát. Az acél újrahasznosítható fém, amely megőrzi szilárdságát, függetlenül attól, hogy milyen újrahasznosítási ciklusoknak van kitéve. Ez a képesség csökkenti a hulladékhulladékot is. Mivel Amerika rengeteg vasércbányászati erőforrást tartalmaz, mint például Minnesotában, a hazai acéltermelés fenntartható iparág lehet.
Szerkezeti acél alkalmazások
A szerkezeti acélt a többi építőanyaggal szembeni összes előnye mellett számos iparág támaszkodik, beleértve:
Épület
autóipari
Szállítás
Bányászati
Haditengerészeti épület
Csomagolás
Energia
Mezőgazdaság
