Potrzeba budowania jest głęboko zakodowana wewnątrz człowieka. W czasach, gdy większość ludzi mieszkała w bardzo prymitywnych warunkach, najczęściej w jaskiniach czy jamach, bądź w namiotach zrobionych z patyków i zwierzęcych skór, władcy Starego Państwa – faraonowie egipscy, spoczęli w imponujących budowlach, które budzą podziw po dziś dzień. Stal – od prostych narzędzi do wielkich konstrukcji: obecnie nikt już piramid nie buduje, no może poza hotelarzami z Las Vegas, ale już nie z kamiennych bloków, tylko ze szkieletu o konstrukcji stalowej.
Krótka historia stali
Historię stali należy rozpocząć od historii żelaza. Wynalezienie sposobu obróbki żelaza zapoczątkowało nową epokę w dziejach ludzkości. Najstarsze żelazne wyroby pochodzą z XV wieku p.n.e., z terenu Azji Mniejszej. Stamtąd żelazo dotarło z jednej strony do Mezopotamii i Egiptu, a z drugiej do Grecji i Italii. Od tego czasu do końca średniowiecza, metoda wytwarzania była jedna: rozpalano ułożone na przemian warstwy rudy żelaza i drewna, by otrzymać stopioną masę, którą następnie kuto młotem w celu usunięcia nieczystości. Efektem tej pracy była gotowa do odlewania surówka żelaza.
Pierwszą formą odlewniczą była wykopana opodal dziura w ziemi, z czasem przekształciła się w pierwszy piec, zwany niskim. Warto zaznaczyć, że w ten sposób otrzymywano już niewielkie ilości stali (żelaza wzbogaconego węglem), która okazała się bardziej odporna i trwalsza od żelaza, ale droga do wielkich metalowych kontrakcji wciąż była daleka. Piece wciąż doskonalono, co pozwoliło w XV w. skonstruować pierwsze piece wysokie, we wnętrzu których żelazo topiło się do postaci płynnej – żeliwa. Przełom nastąpił na przełomie XVIII i XIX w., kiedy określono zależności między żelazem, żeliwem i stalą oraz rolę węgla jej wytwarzaniu. Wraz z wynalezieniem nowych rodzajów pieców hutniczych, stal i konstrukcje stalowe stały się elementem naszej rzeczywistości.
Stal – szybka charakterystyka
Stal to żelazo z dodatkiem węgla w stosunku od bliskiego zeru do 2% – zawartość węgla ma ogromny wpływ na właściwości otrzymanego metalu. Stal możemy podzielić na dwa rodzaje: stale stopowe i stale węglowe (niestopowe). Stale stopowe są to stopy, w których obok węgla występują również domieszki innych pierwiastków. Obecnie istnieje ponad 3000 skatalogowanych rodzajów stali, o różnej charakterystyce i przeznaczeniu, a każdy z nich różni się jedynie zawartością węgla oraz dodatkami innych pierwiastków (chrom, nikiel, itd.).
Po uzyskaniu odpowiedniego materiału, stal można poddać dalszej obróbce – cieplnej. Celem tego procesu jest zmiana własności mechanicznych, chemicznych i fizycznych stali. Do najważniejszych procesów obróbki cieplnej należą:
- hartowanie,
- wyżarzanie,
- przesycanie,
- odpuszczanie,
- obróbka termomechaniczna.
W trakcie tych procesów stal się nagrzewa, ochładza, walcuje, tak aby otrzymać pożądane właściwości.
Kiedy mamy już elementy stalowe o pożądanych właściwościach, to musimy je jakoś połączyć. Stal można łączyć przy pomocy spawów oraz punktowo, przy pomocy śrub i nitów. Z tak połączonych, odpowiednio zaprojektowanych elementów tworzy się konstrukcje stalowe, czyli współczesne hale przemysłowe, magazyny, mosty, zbiorniki, wieżowce i domy.
Rodzaje konstrukcji stalowych
Ze stali można zbudować wszystko, co jest w zasięgu współczesnej techniki i wyobraźni ludzkiej. Choć istnieją konstrukcje stalowe o podstawowej funkcji artystycznej – jak wspomniany Hotel Luxor w Las Vegas czy Wieża Eiffla, to stal konstrukcje stalowe pełnią głównie funkcję użytkową.
Stalowe mosty
Od kiedy zaczęto budować ze stali, czyli od XIX wieku, powstawały również stalowe mosty. Rzeki były naturalną barierą, którą człowiek pokonał przy pomocy mostów. Współczesne mosty zazwyczaj tworzy się z konstrukcji stalowej z zastosowaniem betonu i elementów żelbetonowych. Ciekawostką jest, że w Polsce (w Maurzycach nad Słudwią) znajduje się najstarszy most o konstrukcji stalowej spawanej.
Hale stalowe
Najczęściej spotykane konstrukcje stalowe to hale. Wszelkie hale przemysłowe, sprzedażowe, magazynowe, logistyczne są wykonane z elementów stalowych. Hale stalowe można podzielić na ciężkie i lekkie. Ogólnie rzecz biorąc, ciężkimi można nazwać hale przemysłowe, natomiast hale lekkie mogą mieć różne przeznaczenie.
Domy o konstrukcji stalowej
Mniej znaną, ale mającą przed sobą przyszłość, konstrukcją są domy o stalowym szkielecie. Stalowe elementy są łączone przy pomocy śrub, tworząc spójną całość. Stalowe domy nie są w Polsce popularne, ale ich stosunkowo niska cena oraz szerokie możliwości rozbudowy, a nader wszystko walory ekologiczne konstrukcji, pozwalają snuć przypuszczenia, że mogą w przyszłości zastąpić tradycyjne budownictwo.
Stal przebyła długą drogę. Rozpoczęła się od pierwszego, przypadkowo wykutego, prostego przedmiotu i zaprowadziła ją do misternie zaprojektowanych, dokładnie wyliczonych i wykonanych ze stali, przy produkcji której nie mogło być żadnej przypadkowości. Konstrukcje stalowe są trwałe i funkcjonalne, a możliwy odzysk materiału sięga 80%. Zestawienie tych faktów pozwala przypuszczać, że droga stali jeszcze się nie skończyła.
