Acciaio strutturale 101: forme, proprietà e applicazioni

L'acciaio strutturale è indispensabile per numerose applicazioni nel settore edile. Questo settore, infatti, rappresenta circa la metà del consumo mondiale di acciaio. L'acciaio strutturale, in particolare, offre numerosi vantaggi nell'edilizia e in altri settori in base alla composizione dei materiali e alle opzioni di forma dell'acciaio. La combinazione di questi fattori può conferire all'acciaio strutturale diverse proprietà meccaniche che ben si adattano ad applicazioni specifiche. In qualità di fornitore leader di servizi di acciaio strutturale negli Stati Uniti, Infra-Metals Co. può aiutarti a trovare la giusta composizione e forma dell'acciaio strutturale al carbonio per la tua applicazione.

Composizione dell'acciaio strutturale

Per una longevità affidabile e per resistere a pesi estremi, l'acciaio strutturale deve avere la composizione corretta. Il ferro e il carbonio sono due dei componenti più importanti utilizzati dalle acciaierie per realizzare l'acciaio strutturale. Il carbonio dà forza al minerale di ferro, che è la fonte del ferro nell'acciaio ed è abbastanza morbido di per sé. Per ottenere la capacità di carico, l'acciaio strutturale deve avere un contenuto di carbonio più elevato in peso e i produttori possono aumentare la quantità di carbonio a seconda del livello di resistenza e duttilità richiesta dalla loro applicazione. La maggior parte degli scopi di costruzione richiede solo acciaio strutturale a basse emissioni di carbonio o dolce che contenga tra il {0}},04 e lo 0,30% di carbonio in peso. L'acciaio strutturale a medio e alto tenore di carbonio richiede tra lo 0,31 e l'1,50% di carbonio in peso, rendendo questo acciaio adatto per applicazioni di ingegneria meccanica.

L'acciaio strutturale può anche contenere livelli di manganese, fosforo, zolfo e silicone, tra gli altri materiali. Sebbene i produttori possano aggiungere metalli aggiuntivi come cromo, titanio e molibdeno alle loro composizioni di acciaio per una maggiore resistenza, questo è spesso migliore per l'acciaio non strutturale in quanto può portare a un prodotto finale fragile.

Indipendentemente dalla composizione, i fabbricanti devono testare il loro acciaio strutturale per una resa e una resistenza alla trazione accettabili. Parte di ciò che rende forte l'acciaio strutturale è la sua capacità di cedere sotto la pressione del peso senza cambiare permanentemente la forma. Il punto in cui l'acciaio strutturale cambia irrimediabilmente forma è chiamato punto di snervamento. La pressione aggiunta del peso alla fine spingerà l'acciaio al suo limite di resistenza alla trazione, il punto in cui l'acciaio si rompe effettivamente. La resistenza allo snervamento e la resistenza alla trazione sono misurate in libbre per pollice quadrato (psi) e kiloinches per pollice quadrato (ksi).

Per valutare l'impatto o l'assorbimento di energia nell'acciaio strutturale, il test di impatto Charpy ha standardizzato il processo. Gli operatori utilizzano un pendolo a martello ponderato e un campione di materiale in acciaio strutturale per calcolare quanta energia può assorbire quel particolare acciaio quando il pendolo lo colpisce prima che il materiale raggiunga i limiti di snervamento e resistenza alla trazione. Il test Charpy può anche incorporare test di temperatura per simulare le fluttuazioni della temperatura ambiente.

Data la natura critica delle applicazioni edili, l'American Society for Testing and Materials (ASTM) ha più di 12.000 standard normativi che classificano i gradi di acciaio e regolano il materiale e le sue tolleranze. Questi standard forniscono uno standard coerente in tutti i settori e garantiscono che l'acciaio conforme ai requisiti ASTM sia della massima qualità. Alcuni dei gradi di acciaio strutturale approvati sono ASTM A36, ASTM A500, ASTM A572 e ASTM A588, con più opzioni di forma a seconda dell'applicazione.

Forme in acciaio strutturale

Un'ampia varietà di opzioni di forma consente inoltre ai prodotti in acciaio strutturale di supportare la costruzione e il design. La forma è essenziale per la corretta distribuzione dei pesi e delle pressioni del carico e la scelta corretta garantisce che un edificio sia durevole e sicuro. Le diverse forme di acciaio strutturale hanno proprietà meccaniche e chimiche uniche che le rendono adatte a diverse applicazioni. Questi moduli includono:

Angoli. Queste sezioni trasversali perpendicolari a forma di L, con gambe uguali o disuguali, si trovano comunemente agli angoli delle strutture e altrove per completare i pilastri e le travi principali.

Tubo. Il tubo cavo realizzato con bobine di acciaio laminate a caldo e venduto in forme rotonde, quadrate e rettangolari è facilmente fabbricabile e saldato secondo necessità. È un'alternativa strutturale leggera ai prodotti in acciaio strutturale solido.

Travi a I. Queste travi sono uno dei prodotti in acciaio strutturale più comuni, sia per travi che per colonne. I due elementi paralleli della sezione trasversale "I" o "H" sono noti come flange e l'elemento di collegamento è noto come l'anima.

Travi a flangia larga. Con un'anima molto più lunga rispetto alle travi a I, le ali di una trave a flangia larga sono quasi perpendicolari all'anima.

Canali. I canali strutturali sono laminati a caldo a forma di C e, come le travi a I, hanno un angolo di giunzione più ampio tra le flange e l'anima. Forniscono supporto strutturale oltre a una trave portante principale, tipicamente per controventi o intelaiature.

piatti. Le piastre in acciaio al carbonio possono sopportare grandi quantità di peso e pressione, rendendole perfette per le navi oceaniche. Si tratta di grandi superfici di acciaio strutturale solido e continuo destinate a coprire grandi superfici.

Barre. Abbreviazione di barre mercantili, sono tipi di barre di carbonio laminate a caldo e finite a freddo con diverse proprietà, dimensioni e sottocategorie di forma, come sezioni trasversali rotonde, quadrate e piatte.

Vantaggi dell'acciaio strutturale

L'acciaio strutturale è un materiale estremamente efficiente ed efficace per le applicazioni edili. Porta molti vantaggi al settore, come l'acciaio inossidabile:

Efficacia dei costi. Oltre ad essere economico in termini di investimento iniziale di materiale, l'acciaio strutturale può spesso portare a riduzioni dei costi in altre aree, come la riduzione del fabbisogno di materiale dovuto alla robusta resistenza dell'acciaio, i tempi di costruzione più rapidi, la minore produzione di rifiuti, la capacità di riciclaggio, ecc. .

Sicurezza. La resistenza dell'acciaio strutturale è una caratteristica distintiva, ma ha anche altre caratteristiche che gli conferiscono una funzionalità sicura. L'acciaio è resistente alla corrosione, alla ruggine, alla muffa, alla fiamma e alle condizioni termiche. Inoltre, non si scheggerà come altri materiali se una struttura in acciaio dovesse spostarsi.

Adattabile alla crescita. Poiché i produttori progettano specificamente l'acciaio strutturale per la sua resistenza e capacità di carico, se un costruttore ha bisogno o vuole costruire un'aggiunta a una proprietà, l'acciaio per intelaiature può spesso accogliere il cambiamento.

affidabile. Gli standard ASTM garantiscono che l'acciaio strutturale soddisfi standard di qualità coerenti in tutti i settori, in modo che gli acquirenti sappiano cosa ottengono quando acquistano questo acciaio. Ciò offre ai costruttori la tranquillità che il prodotto è sicuro per l'uso previsto.

Versatile. Il peso relativamente leggero e la resistenza dell'acciaio strutturale consentono progetti di edifici e caratteristiche architettoniche più unici o complessi rispetto ai materiali da costruzione come il legno.

Efficace. Quando i produttori combinano la produzione di acciaio strutturale con la tecnologia informatica in grado di generare modelli e incorporare la catena di approvvigionamento, questi progressi tecnologici possono aiutare a identificare aree di risparmio sui costi, miglioramenti del design e considerazioni sulla sicurezza.

Ecologico. L'acciaio è un metallo riciclabile che mantiene la sua forza indipendentemente dai cicli di riciclaggio a cui è sottoposto. Questa capacità riduce anche gli scarti di scarto. Con l'abbondanza di risorse minerarie di minerale di ferro in America, come in Minnesota, la produzione nazionale di acciaio può essere un'industria sostenibile.