Inhoud
Staal is een van de meest gebruikte structurele materialen vanwege zijn sterkte, schrootwaarde en transportgemak. Het wordt gebruikt voor leidingen (water, perslucht en gasdistributie), nutsleidingen, brandstofverdeelstructuren, rioleringen, pontonstructuren en een groot aantal accessoires zoals blokken, schoenplaten, bolders, hangers, dilatatievoegen en ankers. Staalconstructies zijn gevoelig voor verschillende milieu- en andere risico's die hun structurele integriteit, veiligheid en levensduur ernstig in gevaar brengen.
corrosie
Staal is gevoelig voor corrosie in buitenatmosferen. Corrosie is de vernietiging van een metaal vanwege zijn reactie met zuurstof uit de lucht. Deze elektrochemische oxidatie produceert metaaloxide of roest. Staalconstructies moeten voldoende worden beschermd door het aanbrengen van een geschikte barrière tussen het metalen element en de atmosfeer. Voorbereiding van het oppervlak zorgt voor de bescherming en verlengt de levensduur van een staalconstructie. Enkele veel voorkomende soorten methoden voor het voorbehandelen van staaloppervlakken omvatten droog stralen, waterstralen, koolteercoatings, verf en vervangend staal door corrosiebestendige legeringen, zoals titaniumlegeringen, nikkellegeringen, aluminiumlegeringen en roestvrij staal. Deze en andere corrosiebeschermende methoden zijn typisch duur en worden beperkt door praktische beperkingen zoals toegankelijkheid, locatie en tijd.
Brandwerende behandeling
Structurele stalen elementen vereisen een dure brandwerende behandeling. Hoewel stalen elementen, zoals op zichzelf staande structuren, onbrandbaar zijn, neemt hun sterkte af bij hoge temperaturen als gevolg van brand of wanneer andere materialen in een gebouw branden, waardoor ze gevoelig zijn voor knikken. Bovendien ontsteekt staal, dat een uitstekende warmtegeleider is, materialen die in contact staan en veroorzaakt branden die zich snel verspreiden naar andere delen van een gebouw. Staalconstructies vereisen mogelijk extra brandwering en gebouwen moeten mogelijk worden geïnstalleerd met geschikte sprinklersystemen, zoals gedefinieerd door de bouwvereisten van een bepaalde plaats. Brandwerende coatings, zoals geëxpandeerde minerale coatings, beton en opzwellende materialen, zorgen ervoor dat de temperatuur van staal de brandlimieten niet overschrijdt. Vaak zijn staalconstructies ingesloten in gipsblokken, metselwerkblokken, gipsplaten en behuizingen van kleitegels die hen beschermen tegen hitte. Deze behuizingen zijn meestal duur en vereisen extra onderhoud.
Vermoeidheid en breuk
Volgens Jack C. McCormac in het boek 'Structural Steel Design' zijn stalen elementen vatbaar voor vermoeidheid. Grote variaties in treksterkte stellen stalen elementen bloot aan overmatige spanning, wat de algehele sterkte ervan vermindert. Staal is ook vatbaar voor brosse breuk wanneer het zijn ductiliteit verliest. Dit vergroot de kans op knikken, wat meestal wordt gecompenseerd door dure stalen kolommen toe te voegen die de primaire structuur verstijven.