Ο χάλυβας (ατσάλι) είναι ένα κράμα σιδήρου (Fe) με μικρή περιεκτικότητα άνθρακα (C) και μαγγανίου (Mn), καθώς και μικρές ποσότητες θείου (S), φωσφόρου (P), πυριτίου (Si) και οξυγόνου (Ο) και αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα βιομηχανικά υλικά. Στον κατασκευαστικό τομέα συναντάμε τους μαλακούς χάλυβες, των οποίων η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι πολύ μικρή και δεν ξεπερνά το 0,3% κ.β.

Χρήση – Μορφές

Ως δομικό στοιχείο είναι γνωστή η χρήση του εδώ και δεκαετίες στον οπλισμό σκυροδέματος. Ωστόσο, οι υψηλές του επιδόσεις σε συνδυασμό με την ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας επεξεργασίας και βιομηχανοποίησής του, έχουν καταστήσει το χάλυβα ως την κορυφαία επιλογή δομικού στοιχείου σε κατ’ εξοχήν χαλύβδινους φέροντες οργανισμούς.

Ο δομικός χάλυβας προκύπτει από τη θερμή έλαση ημιτελών προιόντων χάλυβα (κυλινδρικές ή τετράγωνες διατομές) σε θερμοκρασίες πέραν των 900°C. Συναντάται σε επιμήκη (λάμες, κοιλοδοκοί, σιδηροδοκοί) προιόντα και πλατέα προιόντα (λαμαρίνες). Διαμορφώνονται σε διάφορες διατομές και προφίλ με συγκεκριμένα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, τα οποία καθορίζουν και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Συνήθεις διατομές είναι οι τύπου I, οι κοίλες (ορθογώνιες, κυκλικές), οι γωνιές, τα U, οι λάμες, οι τετραγωνικές και κυλινδρικές μπάρες κ.α.

Μια σειρά από διάφορα συστήματα τυποποίησης, ταξινομούν τις διατομές ανάλογα με τη γεωμετρία και το μέγεθός τους. Στην Κύπρο, όπως και στην υπόλοιπη Ευρώπη άλλωστε, έχουν εδραιωθεί οι ευρωπαικές διατομές (HEA, HEB, IPE κτλ), ενώ χρησιμοποιούνται επίσης σε μικρότερο βαθμό διατομές του Βρετανικού συστήματος τυποποίησης (UB, UC κτλ). Το δικό τους σύστημα τυποποίησης έχουν επίσης οι χώρες της Αμερικής, η Ρωσία και η Ιαπωνία.

Ο τύπος ενός προιόντος δομικού χάλυβα, πέραν από το σχήμα του (πχ IPE300, RHS100x100x6.3), καθορίζεται και από την ποιότητα (grade) του. Το μέγεθος αυτό ταξινομεί τους διάφορους χάλυβες ανάλογα με την σύσταση και τις φυσικές τους ιδιότητες. Και εδώ οι διάφοροι διεθνείς οργανισμοί τυποποίησης έχουν καθιερώσει τα δικά τους μεγέθη. Έχουμε μεταξύ άλλων το Βρετανικό BS4360 και το Γερμανικό DN17100, τη στιγμή όμως που σε όλη την Ευρώπη τείνει να καθιερωθεί πλέον το Ευρωπαικό EN10025. Τυπικοί χάλυβες με βάση τα ευρωπαικά πρότυπα είναι ο πλέον διαδεδομένος S275JR και ο S355JR, όπου οι αριθμοί 275 και 355 αντίστοιχα υποδηλώνουν το όριο διαρροής τους σε N/mm2.

Σύγκριση με άλλα δομικά υλικά

Από επιστημονικής πλευράς, ο χάλυβας πλεονεκτεί σε μια σειρά από διάφορους παράγοντες σε σχέση με άλλα δομικά υλικά, όπως το μπετόν και το ξύλο. Ενδεικτικά αναφέρεται:

• Έχει σχετικά μεγάλη περιοχή πλαστικής παραμόρφωσης στο διάγραμμα τάσης παραμόρφωσης. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι ο χάλυβας είναι αρκετά ελαστικός, ώστε να αντέξει φορτίσεις πέραν του ορίου διαρροής του μέχρι της τελική του αστοχία.
• Αποτελεί το πλέον οικολογικό υλικό, μιας και είναι κατά 100% ανακυκλώσιμο. Ενδεικτικό είναι το γεγονός ότι το 40% της παραγωγής χάλυβα στη Γαλλία προκύπτει από την ανακύκλωση, εξοικονομώντας έτσι περίπου το 60% της ενέργειας που χρειάζεται για την παραγωγή του από πρώτες ύλες.
• Σε σύγκριση με το μπετόν είναι εξ αρχής σε πλήρη ικανότητα φόρτισης και δε χρειάζεται χρόνο για να «δέσει».
• Συγκριτικά με το ξύλο δεν παραμορφώνεται, δεν στρεβλώνει και είναι εμφανώς πιο ανθεκτικό στις μεταβολές της θερμοκρασίας και γενικά σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες.
• Διαθέτει εξαιρετικές και κυρίως σταθερές μηχανικές ιδιότητες, καθώς επίσης και τον υψηλότερο λόγο αντοχής προς ειδικό βάρος, κάτι που εξασφαλίζει το σχεδιασμό ελαφρύτερων κατασκευών.

Share this