Stahl ist aufgrund seiner Festigkeit, seines Schrottwertes und seiner Transportfreundlichkeit eines der am häufigsten verwendeten Konstruktionsmaterialien. Es wird für Rohre (Wasser-, Druckluft- und Gasverteilung), Versorgungsleitungen, Brennstoffverteilungsstrukturen, Abwasser verwendet Systeme, Pontonkonstruktionen und eine Vielzahl von Zubehörteilen wie Unterlegkeile, Klampen, Poller, Aufhänger, Dehnungsfugen und Anker. Stahlkonstruktionen sind anfällig für verschiedene Umwelt- und andere Risiken, die ihre strukturelle Integrität, Sicherheit und Langlebigkeit stark beeinträchtigen.
Korrosion
Stahl ist in Außenatmosphären korrosionsanfällig. Korrosion ist die Zerstörung eines Metalls durch seine Reaktion mit Luftsauerstoff. Diese elektrochemische Oxidation erzeugt Metalloxid oder Rost. Stahlkonstruktionen müssen durch eine geeignete Barriere zwischen dem Metallelement und der Atmosphäre angemessen geschützt werden. Oberflächenvorbereitungen sorgen für den Schutz und verlängern die Lebensdauer einer Stahlkonstruktion. Einige gängige Arten der Stahloberflächenvorbereitungsmethoden umfassen Trockenstrahlen, Wasserstrahlen, Kohlenteerbeschichtungen, Anstriche und das Ersetzen von Stahl durch korrosionsbeständige Legierungen, wie z.
- Titanlegierungen
- Nickellegierungen
- Aluminiumlegierungen
- rostfreier Stahl
Diese und andere Korrosionsschutzmethoden sind typischerweise teuer und werden durch praktische Beschränkungen wie Zugänglichkeit, Ort und Zeit eingeschränkt.
Feuerfeste Behandlung
Stahlbauteile erfordern eine teure feuerfeste Behandlung. Obwohl Stahlelemente, wie zum Beispiel freistehende Konstruktionen, nicht brennbar sind, nimmt ihre Festigkeit bei hohen B. durch Feuer oder wenn andere Materialien in einem Gebäude brennen, wodurch sie anfällig für knicken. Darüber hinaus entzündet Stahl als hervorragender Wärmeleiter Materialien, die sich berühren, und verursacht Brände, die sich schnell auf andere Gebäudeteile ausbreiten. Stahlkonstruktionen können einen zusätzlichen Brandschutz erfordern, und Gebäude müssen möglicherweise mit geeigneten Sprinklersystemen installiert werden, wie in den baurechtlichen Anforderungen eines bestimmten Ortes festgelegt. Brandschutzbeschichtungen, wie Mineralschaumbeschichtungen, Beton und intumeszierende Materialien, sorgen dafür, dass die Temperatur des Stahls im Brandfall die Zündgrenzen nicht überschreitet. Stahlkonstruktionen sind oft in Gips-, Mauerwerk-, Gipskarton- und Tonziegelgehäusen eingeschlossen, die sie vor Hitze schützen. Diese Gehäuse sind typischerweise teuer und erfordern zusätzliche Wartung.
Ermüdung und Fraktur
Laut Jack C. McCormac in dem Buch „Structural Steel Design“, sind Stahlelemente anfällig für Ermüdung. Große Zugfestigkeitsschwankungen setzen Stahlelemente übermäßigen Spannungen aus, was ihre Gesamtfestigkeit verringert. Stahl ist auch anfällig für Sprödbruch, wenn er seine Duktilität verliert. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit des Beulens, das normalerweise durch Hinzufügen teurer Stahlstützen ausgeglichen wird, die die Primärstruktur versteifen.