Čelični građevinski materijali odnosi se na opći pojam za različite materijale koji se uglavnom sastoje od čelika i obrađuju i oblikuju taljenjem, valjanjem, zavarivanjem, hladnim savijanjem i drugim postupcima, a koriste se u glavnoj strukturi ili sustavu ograde zgrada i građevina. Oni su nadmašili tradicionalne materijale od opeke, drveta i kamena i postali temeljni stup moderne građevinske industrije.
Glavni članovi uključuju:
Konstrukcijski čelik: kao što je vruće valjani čelik u obliku slova H, čelik u obliku slova I (čelik u obliku slova I), kutni čelik, kanalni čelik, kvadratna/pravokutna cijev (čelik u obliku kutije), okrugla čelična cijev, čelična ploča itd., koji čine kostur zgrade (grede, stupovi, rešetke).
Armatura: Čelik s navojem, obične okrugle čelične šipke, itd., ugrađuju se u beton kako bi se formirao armirani beton, čime se znatno poboljšava vlačna čvrstoća.
Hladno savijeni čelik tankih stijenki: Tanke čelične ploče su hladno savijene u C-oblik, U-oblik, Z-oblik i druge poprečne presjeke, koji se koriste za lake čelične konstrukcije (kao što su niske stambene zgrade, polukati) i sekundarne strukture.
Čelične ploče/metalne ploče: koriste se za podne obloge (valovite čelične ploče), zidne/krovne sustave ograde (čelične ploče u boji, sendvič paneli).
Konektori: Vijci visoke čvrstoće, materijali za zavarivanje, spojne ploče itd., kako bi se osigurala cjelovitost i stabilnost strukture.
Osnovne karakteristike:
Izvrsna čvrstoća i mala težina: Izuzetno visok omjer čvrstoće i težine omogućuje izgradnju zgrada s velikim rasponima i velikim razmacima, smanjujući opterećenje temelja.
Homogenost i pouzdanost: materijal je ujednačen, mehanička svojstva su stabilna, kontrola kvalitete proizvodnog procesa je stroga, a rezultati proračuna dizajna su pouzdani.
Izvrsna plastična žilavost: može apsorbirati ogromnu energiju (kao što su potresi i opterećenja vjetrom) i nije sklon naglim krtim lomovima.
Tvornička montaža i učinkovita montaža: Komponente su precizno tvornički izrađene, a spajanje vijcima ili zavarivanje je brzo na licu mjesta, što uvelike skraćuje razdoblje izgradnje.
Zeleno i održivo: visoko se može reciklirati (stopa recikliranja može doseći više od 95%), a onečišćenje konstrukcije je nisko (uglavnom suhi rad).
Fleksibilan dizajn i slobodno modeliranje: Snažna plastičnost, lako postizanje složenih i novih arhitektonskih oblika i veliki zahtjevi za prostorom.
1. Zašto odabrati građevinske materijale od čelika?
U konkurenciji brojnih građevinskih materijala ističu se čelični materijali čije su prednosti nezamjenjive:
Izvrsne ekonomske koristi:
Kratko razdoblje izgradnje = brzi povrat kapitala: Brzina konstrukcije prefabrikacije i montaže daleko premašuje tradicionalne betonske konstrukcije, čime se štedi puno vremena i troškova rada, a projekt se ranije stavlja u upotrebu kako bi se ostvarile koristi.
Smanjenje ukupnih troškova: Smanjena nosivost konstrukcije štedi troškove temelja; tvornička proizvodnja smanjuje otpad na licu mjesta; kasniji troškovi održavanja su relativno niski; visoka iskoristivost prostora (velika mreža stupova, mala greda i presjek stupova).
Dugoročna vrijednost: Velika izdržljivost smanjuje učestalost renoviranja, ima dug životni vijek i dobru rezidualnu vrijednost (može se reciklirati).
Vrhunske prednosti performansi:
Sigurno i pouzdano: Visoka čvrstoća i visoka duktilnost pružaju izvrsnu otpornost na potrese i vjetar, što je idealan izbor za područja sklona potresima i područja s tajfunima.
Stabilna i kontrolirana kvaliteta: tvorničko proizvodno okruženje je strogo, standardi inspekcije kvalitete su visoki, a točnost komponenti je zajamčena.
Veliki raspon i veliki prostor: Lako realizirajte strukture velikog raspona bez ili s malo stupova (kao što su sportske dvorane, tvornice, izložbene dvorane).
Jednostavan za transformaciju i proširenje: Strukturni sustav je jasan, što je zgodno za kasnije pojačanje, dodavanje katova ili ponovnu podjelu prostora.
Zeleni izbor za održivi razvoj:
Model kružnog gospodarstva: Čelik je trenutno jedan od materijala s najvećom stopom recikliranja. Može se reciklirati gotovo beskonačno bez smanjenja učinkovitosti, značajno smanjujući građevinski otpad i potrošnju resursa (prema podacima Svjetske udruge za čelik).
Nizak ugljični otisak: Iako je potrošnja energije u proizvodnji visoka, njegov dug život, mogućnost recikliranja i montažna konstrukcija smanjuju potrošnju energije i emisije na licu mjesta, čineći emisije ugljika cijelog životnog ciklusa konkurentnima. Kratak proces korištenja otpadnog čelika iz elektrolučnih peći može dodatno smanjiti emisije ugljika.
Smanjite onečišćenje na licu mjesta: Suhi rad je glavna metoda, koja uvelike smanjuje zagađenje okoliša bukom, prašinom i otpadnim vodama mokrog rada.
Kompatibilan sa zelenom tehnologijom: čelični okvir je idealna platforma za integraciju tehnologija za uštedu energije kao što su solarni fotonaponski paneli i zeleni krovovi.
Fleksibilnost dizajna i konstrukcije:
Sloboda oblika: Ostvarite nesputanu kreativnost arhitekta i stvorite mnoge kultne građevine (kao što su stadion Ptičje gnijezdo i Eiffelov toranj).
Prefabrikacija i montaža: Visoko industrijalizirana metoda gradnje koja je manje pod utjecajem vremenskih prilika, s boljom kvalitetom i kontrolom razdoblja izgradnje, što je u skladu s razvojnim smjerom građevinske industrijalizacije.
Visoka preciznost: Tvornička proizvodnja osigurava točne dimenzije komponenti i male pogreške pri montaži na gradilištu.
2. Ključna područja primjene čeličnih građevinskih materijala
Snažna prilagodljivost čeličnih materijala čini ga prisutnim u svim vrstama građevinskih projekata:
Industrijske zgrade:
Tvornica/radionica: Preferirani strukturni oblik za jednokatne ili višekatne tvornice. Veliki rasponi i veliki prostori odgovaraju rasporedu proizvodne opreme i montažnih linija.
Skladište/logistički centar: Čelična konstrukcija je savršeno rješenje za veliku čistu visinu i razmak između stupova kako bi se olakšalo skladištenje tereta i učinkovita cirkulacija.
Teški industrijski objekti: kao što su okviri, platforme opreme i cijevni nosači elektrana, rafinerija i kemijskih postrojenja.
Poslovni i javni objekti:
Veliki trgovački centri/trgovački centri: Za privlačenje kupaca potrebni su prostrani i fleksibilni unutarnji prostori.
Uredske zgrade/visoke zgrade: Kombinirana konstrukcija čeličnog okvira od jezgrene cijevi glavni je oblik modernih supervisokih zgrada (kao što je Shanghai Tower).
Stadioni/konvencijski i izložbeni centri: Realizirajte super-velike krovove i neometane tribine kako biste pružili šokantno prostorno iskustvo (kao što je Ptičje gnijezdo i veliki terminali zračne luke).
Škole/bolnice/zračne luke/prometna čvorišta: zahtijevaju brzu izgradnju, niske smetnje i fleksibilan prostorni raspored.
Infrastruktura:
Mostovi: glavne užadi, piloni i mostne ploče mostova velikog raspona (viseći mostovi i mostovi s užadima) ključne su komponente; sve se više koriste čelični mostovi malih i srednjih raspona.
Stubne konstrukcije tornjeva: energetski tornjevi, komunikacijski tornjevi, tornjevi vjetroturbina itd.
Offshore platforme: Glavna struktura offshore platformi za bušenje nafte.
Polja u nastajanju i višekatnice:
Višekatnice: Primjena lakih čeličnih sustava kobilice u poslovnim zgradama, stambenim zgradama i hotelima (osobito modularne zgrade) brzo raste.
Niske i stambene zgrade:
Lagane čelične vile/rezidencije: Hladno savijeni sustavi kobilica od lakog čelika tankih stijenki, brza gradnja, dobra toplinska izolacija i ušteda energije te odlična otpornost na potres.
Stambene zgrade s višekatnim čeličnim konstrukcijama: postupno ih promovirati kako bi se riješio "nedostatak radne snage" i poboljšala kvaliteta zgrada i razina industrijalizacije.
Posebne strukture: dalekovodni tornjevi, skulpture, privremene zgrade (mobilne kućice, pozornice) itd.
3. Često postavljana pitanja (Q&A)
P: Jesu li zgrade od čeličnih konstrukcija skuplje od zgrada od armiranog betona?
O: Ne može se generalizirati. Početni trošak materijala može biti nešto veći, ali s obzirom na sveobuhvatne troškove (financijski i troškovi upravljanja ušteđeni skraćenim razdobljem izgradnje, smanjeni osnovni troškovi, prednosti koje donosi visoka iskorištenost prostora, niski dugoročni troškovi održavanja, nadoknadiva vrijednost itd.), čelične konstrukcije obično imaju značajne ekonomske prednosti, posebno u velikim industrijskim, komercijalnim i projektima osjetljivim na razdoblje izgradnje.
P: Što trebam učiniti ako je čelik sklon hrđi i koroziji?
O: Ovo se može spriječiti i kontrolirati. Moderne čelične konstrukcije prihvaćaju višestruke zaštitne mjere:
Predobrada površine: pjeskarenje radi uklanjanja hrđe do specificirane razine.
Dugotrajni premaz protiv korozije: Primer u spreju, međuboja, završni premaz (kao što je epoksidni temeljni premaz bogat cinkom, epoksidna liskunasta željezna međuboja, poliuretanski završni sloj), dizajnirajte sustav premaza i debljinu prema razini korozije u okolišu.
Vruće cinčanje: vrlo učinkovito za male komponente ili dijelove u teškim uvjetima.
Čelik otporan na atmosferilije: Stabilan i gust sloj hrđe formirat će se pod određenim atmosferskim uvjetima kako bi zaštitio podlogu, eliminirajući potrebu za bojanjem i održavanjem (često se koristi za izložene strukture).
Katodna zaštita: Koristi se za podvodne ili podzemne strukture (kao što su temelji od pilota platformi na moru). Standardni dizajn, pažljiva konstrukcija te redoviti pregled i održavanje mogu osigurati dugotrajnu uslugu čeličnih konstrukcija.
P: Čelik nije otporan na vatru, što da radim ako dođe do požara?
O: Iako je čelik nezapaljiv, njegova čvrstoća će naglo pasti na visokim temperaturama (iznad oko 550°C). Stoga je zaštita od požara obvezni uvjet za projektiranje čelične konstrukcije. Uobičajene metode uključuju:
Premaz koji usporava vatru: Intumescentni (širi se u vatri stvarajući izolacijski sloj ugljika) ili neintumescentni (debela izolacija) premaz koji usporava vatru.
Vatrootporno omatanje ploča: kao što su gipsane ploče, ploče od kalcijevog silikata, ploče od kamene vune itd.
Oblaganje betonom/žbukom: Napraviti zaštitni sloj.
Konstrukcija ispunjena vodom (vodeni omotač).
Kroz znanstveni dizajn i konstrukciju, granica otpornosti na požar čeličnih konstrukcija može u potpunosti zadovoljiti zahtjeve građevinskih propisa o zaštiti od požara.
P: Je li učinak zvučne izolacije i toplinske izolacije zgrada od čelične konstrukcije dobar?
O: Čelik je sam po sebi dobar vodič topline (brzo provođenje topline), ali učinak toplinske izolacije i zvučne izolacije zgrada s čeličnom konstrukcijom uglavnom ovisi o njegovom sustavu ograđivanja i materijalima za punjenje (kao što je vuna za izolaciju zidova/krova, sendvič paneli, unutarnje i vanjske zidne dekorativne ploče, struktura podne zvučne izolacije). Suvremeni sustavi čeličnih konstrukcija mogu u potpunosti zadovoljiti ili čak nadmašiti zahtjeve udobnosti tradicionalnih zgrada kroz razumno projektiranje izolacijskih slojeva, korištenje tehnologije slomljenih mostova (blokiranje toplinskih mostova), ispunu materijalima za zvučnu izolaciju visokih performansi i druge mjere. Lagana čelična kobilica ispunjena staklenom vunom ili kamenom vunom izvrsna je toplinska i zvučno izolacijska konstrukcija.
P: Je li čelična konstrukcija prikladna za stambenu uporabu?
O: Vrlo pogodno i jedan od budućih razvojnih pravaca.
Sustav lagane čelične kobilice naširoko se koristi u niskim vilama, seoskim kućama, stanovima, modularnim kućama, obnovi nakon katastrofe itd., s prednostima dobre otpornosti na potres, brze izgradnje, uštede energije i zaštite okoliša te fleksibilnog prostora.
Tehnologija višekatnih stambenih zgrada s čeličnom konstrukcijom zrela je i naširoko se koristi u inozemstvu, a također se aktivno promovira u Kini. Njegove prednosti su velika brzina gradnje (oko 1/3 kraća od tradicionalnih), visoka kvaliteta tvornički proizvedenih komponenti, visoka cijena kuće, vrhunska seizmička izvedba i lakša realizacija zelenih zgrada i industrijalizirane gradnje (montažne zgrade).
Čelični građevinski materijali duboko su promijenili lice moderne arhitekture svojom neusporedivom snagom, žilavošću, brzinom gradnje, fleksibilnošću dizajna i održivošću. Od veličanstvenih znamenitih zgrada do učinkovitih i praktičnih industrijskih postrojenja, od mostova preko prirodnih opkopa do toplih i udobnih domova, čelične konstrukcije tiho grade sigurnije, učinkovitije i zelenije prostore za ljude. Uz kontinuirani napredak znanosti o materijalima, proizvodne tehnologije i koncepata dizajna, čelik, kao temeljni kostur zgrada, igrat će sve kritičniju ulogu u oblikovanju održivog budućeg životnog okoliša. Odabir čelika znači odabir snažne, učinkovite i zelene budućnosti arhitekture.
