Περιεχόμενο
Ο χάλυβας είναι ένα από τα πλέον χρησιμοποιούμενα δομικά υλικά, λόγω της αντοχής του, της αξίας του παλιοσίδερου και της ευκολίας μεταφοράς. Χρησιμοποιείται για σωλήνες (νερό, πεπιεσμένο αέρα και διανομή φυσικού αερίου), γραμμές κοινής ωφέλειας, δομές διανομής καυσίμων, συστήματα αποχέτευσης, κατασκευές πλωτών σκελετών και πλήθος εξαρτημάτων, όπως τσοκς, σφήνες, μπουλόνια, κρεμάστρες, αρμοί διαστολής και άγκυρες. Οι χαλύβδινες κατασκευές είναι ευαίσθητες σε διάφορους περιβαλλοντικούς και άλλους κινδύνους που θέτουν σε σοβαρό κίνδυνο τη δομική τους ακεραιότητα, την ασφάλεια και τη μακροζωία τους.
Διάβρωση
Ο χάλυβας είναι επιρρεπής σε διάβρωση σε εξωτερικές ατμόσφαιρες. Η διάβρωση είναι η καταστροφή ενός μετάλλου λόγω της αντίδρασής του με ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Αυτή η ηλεκτροχημική οξείδωση παράγει οξείδιο μετάλλου ή σκουριά. Οι μεταλλικές κατασκευές πρέπει να προστατεύονται επαρκώς με την εφαρμογή κατάλληλου φράγματος μεταξύ του μεταλλικού στοιχείου και της ατμόσφαιρας. Οι προετοιμασίες της επιφάνειας εξασφαλίζουν την προστασία και την παράταση της ωφέλιμης ζωής μιας χαλύβδινης δομής. Ορισμένοι συνηθισμένοι τύποι μεθόδων παρασκευής επιφανειών χάλυβα περιλαμβάνουν ξηρή εκτριβή, αμμοβολή, επίστρωση λιθανθρακόπισσας, βαφή και υποκατάσταση χάλυβα με κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση, όπως κράματα τιτανίου, κράματα νικελίου, κράματα αλουμινίου και ανοξείδωτο χάλυβα. Αυτές και άλλες μέθοδοι προστασίας από τη διάβρωση είναι συνήθως δαπανηρές και περιορίζονται από πρακτικούς περιορισμούς όπως η προσβασιμότητα, η τοποθεσία και ο χρόνος.
Πυροπροστασία
Τα δομικά στοιχεία χάλυβα απαιτούν ακριβή αντιδιαρρηκτική επεξεργασία. Αν και χαλύβδινα στοιχεία, όπως αυτοτελείς κατασκευές, είναι άφλεκτα, η αντοχή τους μειώνεται σε υψηλές θερμοκρασίες λόγω φωτιάς ή όταν άλλα υλικά μέσα σε ένα κτίριο καίγονται, καθιστώντάς τα ευαίσθητα στο λυγισμό. Επιπλέον, ο χάλυβας, που είναι ένας εξαιρετικός αγωγός θερμότητας, αναφλέγει υλικά που έρχονται σε επαφή και προκαλεί πυρκαγιές που εξαπλώνονται γρήγορα σε άλλα τμήματα ενός κτιρίου. Οι μεταλλικές κατασκευές ενδέχεται να απαιτούν πρόσθετη πυροπροστασία και ενδέχεται να χρειαστεί να εγκατασταθούν κτίρια με κατάλληλα συστήματα καταιωνιστήρων, όπως ορίζονται από τις απαιτήσεις ενός κτιρίου ενός συγκεκριμένου τόπου. Οι πυρίμαχες επιστρώσεις, όπως οι διογκωμένες ορυκτές επικαλύψεις, τα σκυρόδεμα και τα διογκωτικά υλικά, εξασφαλίζουν ότι η θερμοκρασία του χάλυβα δεν υπερβαίνει τα όρια ανάφλεξης σε περίπτωση πυρκαγιάς. Συχνά οι χαλύβδινες κατασκευές περικλείονται σε γυψοσανίδες, μπλοκ τοιχοποιίας, γυψοσανίδες και κεραμίδια που τους προστατεύουν από τη θερμότητα. Αυτά τα περιβλήματα είναι συνήθως δαπανηρά και απαιτούν πρόσθετη συντήρηση.
Κόπωση και κάταγμα
Σύμφωνα με τον Jack C. McCormac στο βιβλίο "Structural Steel Design", τα στοιχεία χάλυβα είναι επιρρεπή σε κόπωση. Μεγάλες διακυμάνσεις της αντοχής σε εφελκυσμό εκθέτουν τα χαλύβδινα στοιχεία σε υπερβολική τάση, γεγονός που μειώνει τη συνολική αντοχή της. Ο χάλυβας είναι επίσης ευαίσθητος στο εύθραυστο κάταγμα όταν χάνει την ολκιμότητα του. Αυτό αυξάνει τις πιθανότητες του λυγισμού, που συνήθως αντισταθμίζεται με την προσθήκη ακριβών χαλύβδινων στηλών που ενισχύουν την αρχική δομή.