Stal jest jednym z najliczniej stosowanych materiałów konstrukcyjnych ze względu na swoją wytrzymałość, wartość złomu i łatwość transportu. Stosowany do rur (rozprowadzania wody, sprężonego powietrza i gazu), przewodów mediów, konstrukcji rozprowadzania paliw, kanalizacji systemy, konstrukcje pontonowe oraz szereg akcesoriów, takich jak kliny, knagi, słupki, wieszaki, dylatacje i kotwice. Konstrukcje stalowe są podatne na różne zagrożenia środowiskowe i inne, które poważnie zagrażają ich integralności strukturalnej, bezpieczeństwu i trwałości.
Korozja
Stal jest podatna na korozję w atmosferze zewnętrznej. Korozja to zniszczenie metalu w wyniku jego reakcji z tlenem atmosferycznym. To utlenianie elektrochemiczne wytwarza tlenek metalu lub rdzę. Konstrukcje stalowe muszą być odpowiednio zabezpieczone poprzez zastosowanie odpowiedniej bariery pomiędzy elementem metalowym a atmosferą. Przygotowanie powierzchni zapewnia ochronę i przedłuża żywotność konstrukcji stalowej. Niektóre popularne metody przygotowania powierzchni stalowych obejmują czyszczenie strumieniowo-ścierne na sucho, piaskowanie wodą, powlekanie smołą węglową, malowanie i zastępowanie stali stopami odpornymi na korozję, takie jak:
- stopy tytanu
- stopy niklu
- stopy aluminium
- Stal nierdzewna
Te i inne metody ochrony przed korozją są zazwyczaj drogie i ograniczone praktycznymi ograniczeniami, takimi jak dostępność, lokalizacja i czas.
Leczenie ognioodporne
Stalowe elementy konstrukcyjne wymagają kosztownej obróbki ognioodpornej. Chociaż elementy stalowe, takie jak konstrukcje wolnostojące, są niepalne, ich wytrzymałość zmniejsza się przy wysokich temperatur spowodowanych ogniem lub spaleniem innych materiałów w budynku, co czyni je podatnymi na wyboczenie. Ponadto stal, będąc doskonałym przewodnikiem ciepła, zapala materiały w kontakcie i powoduje pożary, które szybko rozprzestrzeniają się na inne części budynku. Konstrukcje stalowe mogą wymagać dodatkowej ochrony przeciwpożarowej, a budynki mogą wymagać zainstalowania odpowiednich instalacji tryskaczowych, zgodnie z wymaganiami kodeksu budowlanego w danej lokalizacji. Powłoki ognioodporne, takie jak ekspandowane powłoki mineralne, beton i materiały pęczniejące zapewniają, że temperatura stali w przypadku pożaru nie przekroczy granic zapłonu. Często konstrukcje stalowe są zamykane w obudowach z bloczków gipsowych, bloczków murowanych, płyt gipsowo-kartonowych i dachówek glinianych, które chronią je przed wysoką temperaturą. Obudowy te są zazwyczaj drogie i wymagają dodatkowej konserwacji.
Zmęczenie i złamanie
Według Jacka C. McCormac w książce „Structural Steel Design” elementy stalowe są podatne na zmęczenie. Duże różnice w wytrzymałości na rozciąganie narażają elementy stalowe na nadmierne rozciąganie, co zmniejsza ich ogólną wytrzymałość. Stal jest również podatna na kruche pękanie, gdy traci plastyczność. Zwiększa to ryzyko wyboczenia, co zwykle jest równoważone przez dodanie drogich stalowych słupów, które usztywniają główną konstrukcję.