Stal konstrukcyjna jest to znakomity materiał konstrukcyjny. Z tego powodu bardzo wiele osób może dziwić fakt, że w tym konkretnym zastosowaniu, jest w powszechnym użyciu od około 200 lat. Dlaczego stal, choć jest tak doskonałym materiałem konstrukcyjnym, jest wykorzystywana od relatywnie krótkiego czasu.
Czym jest stal?
Zanim zaczniemy w ogóle zastanawiać się nad tym, dlaczego konstrukcje stalowe zaczęły pojawiać się w architekturze tak późno, dobrze jest wyjaśnić, czym właściwie jest stal. Powszechnie stal intuicyjnie wiążemy z żelazem. Jest to dobry kierunek rozważań, mało kto jednak wie o tym, że stal jest również mocno związana z węglem. Stal jest to stop żelaza oraz węgla. Istnieją oczywiście stale z domieszkami innych pierwiastków, ale w swojej podstawowej formie, stal łączy w sobie żelazo oraz węgiel. Warto również nadmienić, że zawartość węgla w takim stopie nie może przekraczać 2,11%. Węgiel, choć jest miękkim pierwiastkiem, to w nadaje stopowi żelaza zdecydowanie lepsze właściwości, o czym będzie mowa poniżej. Węgiel w stopie lokalizuje się pomiędzy atomami żelaza. Stop jest tym lepszy, im węgiel jest bardziej równomiernie rozproszony w żelazie. Żelazo jest znane ludzkości już od bardzo długiego czasu. Niestety jako czysty pierwiastek jest to materiał twardy, ale niestety kruchy. Z tego też powodu wykonywane z niego przedmioty, na przykład miecze, mogły szybko ulec zniszczeniu w walce, pod wpływem dość dużej siły uderzenia. W rzeczywistości wszystko to, co nazywamy dobry mieczem żelaznym lub zbroją z żelaza, jest to w rzeczywistości miecz stalowy lub zbroja ze stali. Żelazo w postaci czystej, chociaż jest materiałem, z którego dość dobrze można wykonywać odlewy oraz jest materiałem kowalnym, nie ma w gruncie rzeczy jako czysty pierwiastek zbyt dużego zastosowania. Warto podkreślić, że od żelaza lepsza i cenniejsza jest stal nawet bardzo słabej jakości.
Dlaczego stali nie wykorzystywano w epoce starożytności lub w średniowieczu?
Stal nie była wykorzystywana powszechnie w średniowieczu oraz w starożytności z kilku powodów. Jednym z nich była trudna technologia uzyskiwania dobrej stali z żelaza. Właściwie przez bardzo długi okres, nie wiedziano do końca, dlaczego niektóre wyroby żelazne były lepsze od innych. Faktycznie część tych wyrobów była wyrobami stalowymi, a inne były wyrobami z żelaza. Czasem podczas wytopu żelaza można było nieświadomie produkować stal. O tym, jaki był stopień świadomości starożytnych metalurgów na temat wytopu stali, nie mamy dokładnych danych. Zupełnie inną sprawą jest dostępność żelaza. Żelazo w czystych rudach występuje bardzo rzadko, dlatego była po prostu minerałem, który był bardzo drogi i był wydobywany w stosunkowo niewielkich ilościach. Dopiero narodziny nowoczesnej chemii, a wraz z nią odkrywanie innych złóż żelaza, czyli takich, w których żelazo występuje w formie związanej z innymi pierwiastkami, pozwoliło na pozyskiwanie dużych jego ilości. Samo wydobycie to oczywiście nie wszystko. Trzeba było jeszcze dopracować technologię wytopu żelaza z rudy niemetalicznej oraz wzbogacania go węglem do pożądanych wartości.
Konstrukcje stalowe – złota era
Złotą erą konstrukcji stalowych możemy spokojnie nazwać okres industrialny. Wtedy to ludzkość nauczyła się na przemysłową skalę produkować stal. Dzięki temu można było wykorzystać stal, jako element konstrukcyjny. Konstrukcje stalowe zaczęły powstawać dosłownie wszędzie. Konstrukcje stalowe gwarantowały zdecydowanie lepsze właściwości wytrzymałościowe, dlatego zaczęto z nich budować zarówno budynki, jak i maszyny czy elementy infrastruktury. Konstrukcje stalowe pojawiły się również na morzach, a niewiele później również w powietrzu dzięki powstaniu sterowców, a potem samolotów.
Domy szkieletowe
Konstrukcje stalowe szkieletowe zostały pierwszy raz zastosowane w Ameryce północnej, czyli w miejscu, gdzie budowa domów szkieletowych, jest na porządku dziennym. W zdecydowanej większości budowano domy szkieletowe z drewna, ale konstrukcje stalowe zaczęły się również pojawiać. Były one dość ciekawym i potencjalnie bardzo dobrym rozwiązaniem. Konstrukcje stalowe są wytrzymalsze od drewna, dlatego konstrukcja taka oferowała zdecydowanie większą trwałość całości konstrukcji mieszkalnej.
Czy domy szkieletowe o konstrukcji stalowej, są lepsze niż domy szkieletowe drewniane?
Konstrukcje stalowe mają bardzo wiele zalet, ale mogą mieć również i wady. W większości przypadków to czy konstrukcja stalowa będzie lepsza od konstrukcji drewnianej, zależy od tego, z jaką precyzją zostanie ona wykonana. Konstrukcja stalowa powszechnie uważana jest za dość głośną, czyli przenoszącą wibrację, korodującą i uciążliwą w serwisowaniu. Jeśli jednak konstrukcja stalowa powstanie zgodnie z wytycznymi architekta, wówczas jest w zasadzie bezobsługowa. Drewno tak czy siak, trzeba co jakiś czas naprawiać. Po prostu drewno gorzej znosi upływ czasu niż konstrukcja stalowa. Ostatecznie dom szkieletowy zarówno na szkielecie stalowym, jak i drewnianym jest dobrą inwestycją, ale wymaga on wykonania z dbałością o szczegóły techniczne.
