Inhalt
Stahl ist aufgrund seiner Festigkeit, seines Schrottwerts und seiner Transportfreundlichkeit einer der am häufigsten verwendeten Baustoffe. Es wird für Rohre (Wasser-, Druckluft- und Gasverteilung), Versorgungsleitungen, Kraftstoffverteilungsstrukturen, Abwassersysteme, Pontonstrukturen und eine Vielzahl von Zubehörteilen wie Unterlegkeile, Stollen, Poller, Aufhänger, Dehnungsfugen und Anker verwendet. Stahlkonstruktionen sind verschiedenen Umwelt- und anderen Risiken ausgesetzt, die ihre strukturelle Integrität, Sicherheit und Langlebigkeit erheblich beeinträchtigen.
Korrosion
Stahl ist im Außenbereich anfällig für Korrosion. Korrosion ist die Zerstörung eines Metalls aufgrund seiner Reaktion mit Luftsauerstoff. Diese elektrochemische Oxidation erzeugt Metalloxid oder Rost. Stahlkonstruktionen müssen durch Anbringen einer geeigneten Barriere zwischen dem Metallelement und der Atmosphäre angemessen geschützt werden. Oberflächenvorbereitungen gewährleisten den Schutz und verlängern die Lebensdauer einer Stahlkonstruktion. Einige gebräuchliche Arten von Stahloberflächenvorbereitungsverfahren umfassen trockenes Strahlen, Wasserstrahlen, Kohlenteerbeschichtungen, Lackieren und Ersetzen von Stahl durch korrosionsbeständige Legierungen wie Titanlegierungen, Nickellegierungen, Aluminiumlegierungen und rostfreien Stahl. Diese und andere Korrosionsschutzmethoden sind typischerweise teuer und durch praktische Einschränkungen wie Zugänglichkeit, Ort und Zeit eingeschränkt.
Feuerfeste Behandlung
Stahlbauteile erfordern eine teure Brandschutzbehandlung. Obwohl Stahlelemente, wie alleinstehende Konstruktionen, nicht brennbar sind, nimmt ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen aufgrund von Feuer oder wenn andere Materialien in einem Gebäude brennen, ab, wodurch sie anfällig für Knicken werden. Darüber hinaus entzündet Stahl als ausgezeichneter Wärmeleiter Materialien im Kontakt und verursacht Brände, die sich schnell auf andere Gebäudeteile ausbreiten. Stahlkonstruktionen erfordern möglicherweise einen zusätzlichen Brandschutz, und Gebäude müssen möglicherweise mit geeigneten Sprinklersystemen installiert werden, die den Bauvorschriften eines bestimmten Ortes entsprechen. Brandschutzbeschichtungen, wie mineralische Schäumlacke, Beton und intumeszierende Materialien, sorgen dafür, dass die Temperatur von Stahl im Brandfall die Zündgrenze nicht überschreitet. Oft sind Stahlkonstruktionen in Gips-, Mauerwerks-, Gipskarton- und Tonziegeleinfassungen eingeschlossen, die sie vor Hitze schützen. Diese Gehäuse sind normalerweise teuer und erfordern zusätzliche Wartung.
Ermüdung und Bruch
Laut Jack C. McCormac im Buch „Structural Steel Design“ sind Stahlelemente anfällig für Ermüdung. Große Schwankungen der Zugfestigkeit setzen Stahlelemente einer übermäßigen Spannung aus, was ihre Gesamtfestigkeit verringert. Stahl ist auch anfällig für Sprödbrüche, wenn er seine Duktilität verliert. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Knickens, was in der Regel durch Hinzufügen teurer Stahlsäulen ausgeglichen wird, die die Primärstruktur versteifen.