Artykuły techniczne

Magazyny wysokiego składowania (HBW) są coraz częściej wykorzystywane jako rozwiązanie w systemach składowania przesuwnego w nowoczesnej logistyce. Wynika to z szybkiego rozwoju handlu elektronicznego i związanej z tym potrzeby stworzenia wydajnej infrastruktury dystrybucyjnej.

W niniejszym opracowaniu badawczym przeanalizowano, w jaki sposób stale o wysokiej wytrzymałości i niskowęglowe mogą znacząco poprawić zrównoważony charakter magazynów HBW.

Główne cele i wnioski

W badaniu oceniono korzyści wynikające z zastąpienia konwencjonalnych stali konstrukcyjnych (np. S350GD) gatunkami stali o wysokiej wytrzymałości HyPer, w połączeniu z wykorzystaniem stali niskoemisyjnej „XCarb® recykling i zasoby odnawialne” w celu:

• zmniejszenia całkowitego ciężaru konstrukcji,
• obniżenia emisji CO₂,
• poprawy efektywności kosztowej,
• utrzymania równoważnej wydajności mechanicznej.

Główne wnioski obejmują:

• zastąpienie materiałów znacznie zmniejsza masę konstrukcji, co z kolei obniża emisję dwutlenku węgla i ogólne zużycie materiałów,
• stale o wysokiej wytrzymałości zapewniają taką samą niezawodność konstrukcji przy mniejszym zużyciu materiałów, umożliwiając bardziej wydajne projekty HBW,
• w połączeniu ze stalą niskoemisyjną, taką jak XCarb®, korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju są jeszcze większe, co wspiera bardziej zrównoważone praktyki w budownictwie przemysłowym,
• optymalizacja zarówno doboru materiałów, jak i projektu konstrukcji, prowadzi do powstania rozwiązań HBW, które są lżejsze, bardziej opłacalne i zgodne z celami dekarbonizacji.

Magazyny HBW odgrywają kluczową rolę w nowoczesnych systemach logistycznych. Badania te pokazują, że strategiczne wykorzystanie zaawansowanych gatunków stali może znacznie zmniejszyć wpływ tych wielkoskalowych konstrukcji przemysłowych na środowisko. Jest to ważny wkład w kontekście rozwoju sektora logistycznego i rosnących oczekiwań dotyczących zrównoważonego rozwoju.

Spis treści

Niniejszy dokument badawczy z 2025 roku składa się z następujących części:

1. Wprowadzenie
   1.1 Zrównoważony rozwój stali i produktów budowlanych
   1.2 Zoptymalizowane i zrównoważone rozwiązania HBW

2. Normy i materiały
   2.1 Studium przypadku referencyjne
   2.2 Normy projektowe
   2.3 Stal o wysokiej wytrzymałości do formowania na zimno

3. Projektowanie i optymalizacja
   3.1 Projekt konstrukcyjny rozwiązania referencyjnego (S350GD)
   3.2 Optymalizacja z wykorzystaniem stali o wysokiej wytrzymałości (HSS)
   3.3 Testy eksperymentalne dla przypadku zoptymalizowanego (S550GD HyPer®+ZM)
   3.4 Korelacja numeryczna i przetwarzanie końcowe
   3.5 Aktualizacja referencyjnych i zoptymalizowanych modeli globalnych

4. Poprawa zrównoważonego rozwoju HBW dzięki stali niskoemisyjnej
   
   
5. Wnioski

Artykuł naukowy:
© Ngodji, C.D.; Gauchey, M.; Wain, G.; Morelli, F.; Natali, A.; Lippi, F.; D’Antimo, M. Poprawa zrównoważonego rozwoju magazynów wysokiego składowania: niskowęglowa stal o wysokiej wytrzymałości dla optymalizacji ciężaru, kosztów i emisji CO₂. Zrównoważony rozwój 2025, 17, 8775. https://doi.org/10.3390/su17198775

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© Maksim Safaniuk / Shutterstock.com
© Thanate Rooprasert, Zsolt Balog / Shutterstock.com

Powiązane linki

Link do dokumentu

Grodzice stalowe okazały się ekonomicznym rozwiązaniem w wielu zastosowaniach związanych z fundamentowaniem i budownictwem podziemnym. Firma ArcelorMittal zleciła niemieckiej firmie inżynieryjnej GRBV Ingenieure im Bauwesen przeprowadzenie szczegółowego porównania różnych alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych dla projektu o następujących cechach:

• ściana zewnętrzna dwupoziomowego parkingu podziemnego,
• lokalizacja w centrum miasta z sąsiednimi budynkami,
• typowe warunki glebowe północnych Niemiec,
• 50-letni okres użytkowania.

Celem tej analizy było uzyskanie rozstrzygających wyników dotyczących zastosowania tych różnych rozwiązań w miejskich parkingach podziemnych.

Analizowane metody konstrukcyjne

W przeprowadzonej w 2022 roku analizie porównano następujące rozwiązania konstrukcyjne ścian zewnętrznych dwupoziomowego parkingu podziemnego:

• Stała ścianka szczelna

AZ 32-750, S 355 GP, L = 14,5 m

• Tymczasowa ścianka szczelna

AZ 32-750, S 355 GP, L = 14,5 m

• Ściana z pali siecznych (secant)

Ø 1,18 m

• Ściana szczelinowa

t = 1 m

Kluczowe czynniki i kontekst

Najważniejszymi czynnikami branymi pod uwagę były koszt, czas budowy i zrównoważony rozwój. Koszt, główny czynnik krytyczny, został dokładnie oszacowany na podstawie wstępnego projektu konstrukcyjnego, w którym parametry takie jak geometria, właściwości gruntu, poziom wód gruntowych i poziom wykopu, zostały ujednolicone dla wszystkich systemów ścian.

Prace budowlane w centrach miast stanowią szczególne wyzwanie, powodując uciążliwości, takie jak hałas i ograniczenia ruchu. Dlatego też czas trwania projektu budowlanego należy uwzględnić już na etapie planowania.

Elementy stalowe dowiodły już swoich zalet w tym zakresie: są prefabrykowane poza placem budowy i dostarczane w stanie gotowym do montażu, co oznacza, że mogą natychmiast przenosić obciążenia, umożliwiając nawet dwukrotnie szybszy proces budowy niż w przypadku innych materiałów.

W ostatecznej ocenie uwzględniono również dodatkowe kryteria, takie jak wymagana przestrzeń, koszty utrzymania, logistyka i ryzyko związane z realizacją.

A zwycięzcą jest...

Zgodnie z oceną, preferowaną opcją jest stała ścianka szczelna. Osiąga ona doskonałe wyniki w większości kryteriów, szczególnie w zakresie zrównoważonego rozwoju i wydajności w całym cyklu życia.

Ponadto stała ścianka szczelna jest uważana za najbardziej zrównoważone rozwiązanie z czterech analizowanych. Ścianki szczelne oszczędzają zasoby, zapewniają wysoką wytrzymałość przy zmniejszonej ilości i masie materiału w porównaniu z betonem. Ścianki szczelne są zgodne z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym dzięki możliwości ponownego wykorzystania i łatwości ich recyklingu. 

Pod względem kosztów stałe rozwiązanie ze stalowych ścianek szczelnych dla ściany oporowej dwupoziomowego parkingu podziemnego jest co najmniej o 18% bardziej opłacalne niż analizowane rozwiązania betonowe.

Stała ścianka szczelna, zaprojektowana jako konstrukcja długoterminowa, eliminuje potrzebę stosowania dodatkowej ściany zewnętrznej. W połączeniu z ograniczonymi rozmiarami profili stalowych pozwala to zmaksymalizować powierzchnię użytkową, zapewniając dodatkowe 6–9%.

Grodzice stalowe oferują również znaczące korzyści pod względem szybkości budowy i logistyki: są dostarczane w postaci prefabrykatów gotowych do montażu, a ich ograniczone rozmiary i waga sprawiają, że wymagają niewielkiej przestrzeni magazynowej na miejscu budowy.

Stała ścianka szczelna wypada tylko nieznacznie gorzej pod względem ryzyka związanego z wykonaniem, ponieważ pokonanie przeszkód w gruncie może być trudniejsze niż w przypadku ścianek z pali wkręcanych czy ścianek szczelinowych.

Tekst:
Constructalia
ArcelorMittal Sheet Piling

Zdjęcia:
ArcelorMittal Sheet Piling

Powiązane linki

Underground car parks: a comparative study (Germany)

W niniejszym artykule naukowym przedstawiono modułowy i demontowalny system konstrukcji stalowych opracowany w ramach projektu REDUCE, realizowanego przez UE w zakresie programu RFCS. System ten ma na celu wspieranie praktyk budownictwa cyrkularnego poprzez ułatwienie rozbiórki i ponownego wykorzystania konstrukcji zespolonych, standaryzację elementów konstrukcyjnych do produkcji seryjnej oraz integrację z narzędziami cyfrowymi służącymi do śledzenia i ponownego wykorzystania. Sysem stanowi znaczący krok w kierunku zrównoważonych, elastycznych i wydajnych praktyk budowlanych w branży budowlanej.

Rozwiązanie to zawiera innowacyjne, demontowalne połączenia ścinane do stropów zespolonych z wykorzystaniem prefabrykowanych płyt betonowych, a także regulowane połączenia stalowe do połączeń belka-belka i belka-słup. Jego pierwsze praktyczne zastosowanie miało miejsce w projekcie Petite Maison - demonstracyjnym projekcie budownictwa cyrkularnego powiązanym z ESCH2022.

Każdy element systemu jest oznaczony cyfrowo, co zapewnia identyfikowalność i możliwość ponownego wykorzystania w przyszłości dzięki rozmontowywalnej i solidnej konstrukcji typu „podłącz i używaj” (plug-and-play). Niniejszy artykuł szczegółowo opisuje koncepcję systemu, wyniki eksperymentów i analizy gotowych łączników ścinanych, belek zespolonych i połączeń stalowych. Przedstawia on również metody analityczne dla inżynierów w celu zintegrowania tych konstrukcji z cyfrowymi procesami projektowania, produkcji i budowy.

Spis treści

Niniejszy artykuł badawczy z 2023 roku zawiera:

1. Wprowadzenie.
2. System stalowych ram przypominający klocki Lego, demontowalny i wielokrotnego użytku.
3. Demontowalne połączenia ścinane.
   3.1 Informacje ogólne.
   3.2 Zachowanie na podstawie testów ściskających i modelowania metodą elementów skończonych.

4. Zachowanie belek zespolonych.
   4.1 Zachowanie belek zespolonych na podstawie testów zginających.
   4.2 Uproszczony algorytm dla odporności na plastyczny moment graniczny.
   
   
5. Regulowane połączenie stalowe.
   5.1 Informacje ogólne.
   5.2 Zachowanie połączeń i metoda analizy.
   
   
6. Wnioski.

Opracowanie:
© Odenbreit, C., Yang, J., Romero, A. and Kozma, A. (2023), A Lego-like steel-framed system for standardization and serial production. Steel Construction, 16: 56-64. https://doi.org/10.1002/stco.202200021 

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe

Powiązane linki

Rozbiórka budynków lub odzyskiwanie materiałów budowlanych wymaga starannego demontażu istniejących konstrukcji w celu odzyskania materiałów do ponownego wykorzystania. Proces ten powoduje znaczne zmniejszenie wpływu na środowisko dzięki mniejszej ilości odpadów budowlanych i rozbiórkowych na wysypiskach. Wpływa również na ochronę zasobów naturalnych poprzez ponowne wykorzystanie istniejących materiałów oraz zmniejsza ślad węglowy poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na nowe materiały. Dodatkowymi korzyściami są korzyści ekonomiczne oraz ochrona dziedzictwa historycznego. Wyzwania związane z rozbiórką budynków obejmują natomiast wahania popytu rynkowego, zapotrzebowanie na siłę roboczą oraz zapewnienie jakości i bezpieczeństwa ponownie wykorzystywanych materiałów.

Spis treści

Wśród autorów niniejszego artykułu badawczego z 2025 roku znaleźli się François Fohl i Oliver Hechler z ArcelorMittal Sheet Piling oraz Jie Yang z ArcelorMittal Global R&D.

Opracowanie składa się z następujących części:

1. Wprowadzenie.
2. Audyt przed rozbiórką/dekonstrukcją.
3. Ocena możliwości ponownego wykorzystania: materiały/elementy konstrukcyjne/cała konstrukcja pierwotna i wtórna.
4. Łatwość recyklingu.
5. Od recyklingu do upcyklingu.
6. Efektywne zarządzanie odpadami i zasobami w obiegu zamkniętym.

Opracowanie:
© Ungureanu, V., Fohl, F., Yang, J., Hechler, O., Rajčić, V., Buzatu, R. (2025). Odzysk i ponowne wykorzystanie produktów i materiałów budowlanych pochodzących z istniejących konstrukcji.W: Bragança, L., Projektowanie i zarządzanie gospodarką o obiegu zamkniętym w obszarach zabudowanych. Broszury Springer w inżynierii lądowej. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-73490-8_5 

Tekst:
Constructalia

Zdjęcia:
© Marina D'Antimo, Walter Swann, Marion Charlier, Oliver Vassart / ArcelorMittal Corporate Strategy
© ArcelorMittal

Odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie materiałów budowlanych jest ważnym elementem wykorzystania materiałów w obiegu zamkniętym w budownictwie, minimalizując ilość odpadów i oszczędzając zasoby. W niniejszym opracowaniu badawczym przeanalizowano ten proces, przedstawiając przykłady programów i projektów dotyczących odzyskiwania i ponownego wykorzystania materiałów budowlanych, w tym stali. Stal uznawana jest za materiał najczęściej poddawany recyklingowi na świecie. Wyróżnia się ona jako materiał prawdziwie cyrkularny, ponieważ w 100% nadaje się do recyklingu i może być przetwarzana w nieskończoność bez utraty właściwości. Ponadto konstrukcje stalowe można łatwo rozebrać, co ułatwia odzyskiwanie materiałów i komponentów.

Powiązane linki

Link to download

Sektor budowlany jest odpowiedzialny za około 40% emisji dwutlenku węgla (z czego około 11% to emisje wbudowane). Z tego względu kluczowe znaczenie ma wdrożenie i przestrzeganie strategii zmierzających do osiągnięcia neutralności węglowej sektora budowlanego. Niniejsze opracowanie badawcze zwraca uwagę na wykorzystanie stali niskowęglowej jako krok w kierunku osiągnięcia tego celu.

Spis treści

Niniejszy dokument badawczy z 2023 roku składa się z następujących rozdziałów:

1. Wprowadzenie
2. Dekarbonizacja budynków
3. Metodologia LCA
   3.1 Ogólne wytyczne
   3.2 Cykl życia produktów stalowych
4. Porównawcza ocena cyklu życia
   4.1 Cele studium projektu
   4.2 Opis studium projektu
   4.3 Analiza cyklu życia konstrukcji budynku
5. Wnioski.

Artykuł badawczy:
© L. Simões da Silva, M. D'Antimo, H. Gervasio. Life-Cycle of Structures and Infrastructure Systems (2429-2436) - Biondini & Frangopol (Eds). Copyright 2023 The Author(s). ISBN 978-1-003-32302-0. Otwarty dostęp: www.taylorfrancis.com, licencja CC BY-NC-ND 4.0.

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe

W artykule przeanalizowano rolę, jaką budynki wykonane ze stali niskoemisyjnej odgrywają w redukcji emisji dwutlenku węgla w sektorze budowlanym. Budynek projektu DREAMERS, obecnie w trakcie realizacji na kampusie Uniwersytetu w Salerno, we Włoszech, został wybrany do studium projektu, na którym opiera się niniejsze opracowanie. Badanie obejmowało porównawczą ocenę cyklu życia standardowego budynku wybudowanego z wykorzystaniem stali konwencjonalnej i budynku DREAMERS, wykonanego ze stali niskoemisyjnej. Podsumowując, wyniki analizy LCA w zakresie potencjału tworzenia globalnego ocieplenia (GWP) wykazały redukcję o 24% w przypadku budynku ze stali niskoemisyjnej.

Powiązane linki

Link do dokumentu

DREAMERS

Przyjęcie koncepcji projektowania ogniowego opartego na właściwościach konstrukcji, w przypadku otwartych parkingów samochodowych jest uzasadnione, ponieważ taki pożar nie osiąga punktu rozgorzenia (pożar nie obejmuje całej strefy pożarowej). Niemniej jednak taka strategia projektowa wymaga dokładnej analizy temperatur osiąganych przez elementy konstrukcyjne narażone na pożary pojazdów. Na potrzeby niniejszego opracowania badawczego przeprowadzono numeryczne badanie narażenia termicznego stalowych elementów konstrukcji podczas pożaru na otwartym parkingu. Temperatury stali zostały obliczone przy użyciu modeli analitycznych z Eurokodów, obliczeniowej dynamiki płynów i modelowania elementów skończonych. Oceniono również wpływ procesu galwanizacji na ewolucję temperatury stali.

Spis treści

Niniejsze opracowanie badawcze z 2022 roku składa się z następujących części:

1. Wprowadzenie.
   
   
2. Zakres badania.
   2.1 Układ i konstrukcja parkingu.
   2.2. Scenariusze pożarowe.
   
   
3. Metody modelowania pożarowo-termicznego.
   3.1 Wybór podejścia do modelowania.
   3.2 Analiza pożaru.
   3.3 Analiza termiczna.
   
   
4. Wyniki.
   4.1 Rozwój temperatury w kształtownikach.
       4.1.1 Scenariusz pożaru 1.
       4.1.2 Scenariusze pożarowe 2 i 3.
       4.1.3 Porównanie z danymi eksperymentalnymi.
   4.2 Rozwój temperatury w słupach.
   
   
5. Dyskusja.
   5.1 Temperatury osiągnięte w stalowych elementach konstrukcyjnych.
   5.2 Ograniczenia modelu Hasemi.
   5.3 Porównanie prostego i zaawansowanego podejścia do modelowania pożaru słupów.
   5.4 Implikacje dla projektowania ogniowego opartego na właściwościach.
   
   
6. Wnioski.

Opracowanie badawcze:
© Yan, X., Charlier, M. & Gernay, T. Thermal response of steel framing members in open car park fires. Front. Struct. Civ. Eng. 16, 1071–1088 (2022). https://doi.org/10.1007/s11709-022-0879-0

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe - Long Products
© ArcelorMittal
© Azema

Poniższy artykuł badawczy, napisany we współpracy z ArcelorMittal Steligence®, analizuje wpływ geometrii przekroju, różnych scenariuszy pożaru samochodu, podejścia do modelowania i zastosowania procesu galwanizacji na temperatury w niezabezpieczonych kształtownikach i słupach. Opracowanie efektywnego ogniowo projektu konstrukcyjnego, w oparciu o przekroje poszczególnych elementów, ich układ oraz zastosowanie galwanizacji, jest możliwe na podstawie analizy szczegółowych rozkładów temperatur w stalowych elementach konstrukcyjnych.

Powiązane linki

Link do dokumentu

Nagłówki gazet na całym świecie obwieszczają, że trwa globalna transformacja energetyczna. Firmy zajmujące się ropą, gazem i energią elektryczną zapowiadają ogromne inwestycje i strategiczne posunięcia na rynkach energii odnawialnej.

Stal: kluczowy materiał w świecie o mniejszej emisji dwutlenku węgla

Energia odnawialna, obejmująca energię słoneczną, wiatrową, geotermalną, wodną i inne, znajduje się w centrum transformacji. Transformacja, której celem jest stworzenie świata z mniejszą emisją dwutlenku węgla, stawia stal w centrum uwagi.

„Stal jest wymagana na każdym z tych rynków. Bez stali żadne z odnawialnych źródeł energii nie byłoby możliwe. Każda konstrukcja wykorzystująca energię odnawialną - turbina wiatrowa, panel słoneczny - wymaga stali” - mówi Johannes De Schrijver, dyrektor generalny ArcelorMittal Projects.

Masywny wzrost mocy odnawialnych źródeł energii

Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (scenariusz główny), moc odnawialnych źródeł energii na całym świecie niemal podwoi się w latach 2024-2030. Wzrost ten, bliski 4000 GW, odpowiada ponad trzykrotności obecnej całkowitej mocy energetycznej Unii Europejskiej. Oczekuje się, że energia słoneczna będzie odpowiadać za ponad 70% przewidywanego wzrostu, a wiatr za ponad 20%.

Stal będzie odgrywać ważną rolę we wszystkich odnawialnych źródłach energii, zwłaszcza w energii solarnej i wiatrowej. Każdy nowy MW energii słonecznej wymaga do 40 ton stali, a każdy nowy MW energii wiatrowej wymaga od 50 (wieże lądowe) do 200 (wieże morskie + fundamenty) ton stali. 

Rynek energii słonecznej

Rynek energii słonecznej podzielony jest na dwa obszary. Pierwszy to mniejsze panele dachowe montowane na domach, muzeach i stadionach. Drugi obszar to projekty na skalę użytkową. Farmy te wytwarzają standardowo od 100 do 300 MW energii, podczas gdy niektóre – obecnie w fazie rozwoju - zbliżają się do 1000 MW.

Johannes De Schrijver zauważa: „Są to w zasadzie małe elektrownie, boiska piłkarskie pełne paneli słonecznych. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że każdy nowy MW wymaga od 35 do 45 ton stali, to dla nas ogromna szansa. Jest to obszar, na którym koncentrujemy naszą uwagę”.

Technologie słoneczne

Elektrownie słoneczne wykorzystują trzy technologie, z których wszystkie w swoich konstrukcjach wykorzystują stal, do której przymocowane są moduły fotowoltaiczne lub lustra:

• Panele fotowoltaiczne (PV) - panele montowane są na stałej lub ruchomej konstrukcji, która pozwala na optymalne ustawienie panelu w kierunku słońca przez cały dzień; ruchoma konstrukcja zyskuje obecnie na popularności (stała konstrukcja z technologią śledzenia) i przewiduje się, że stanowić będzie połowę wszystkich konstrukcji PV do 2025 roku;
• Skoncentrowana energia słoneczna (CSP) - panele z soczewkami, które skupiają promień słońca na małej komórce o znacznie większej zdolności wytwarzania energii;
• Fotowoltaiczny koncentrator (CPV) - zamienia światło słoneczne na energię elektryczną za pomocą ogniw PV wykonanych z materiałów półprzewodnikowych; zwykle materiałem tym jest sól, która staje się płynna i wytwarza parę, aby wytworzyć elektryczność.

Globalny dział badań i rozwoju ArcelorMittal odgrywa ważną rolę we wspieraniu tego rynku poprzez opracowywanie nowych produktów i rozwiązań stalowych: Magnelis®, przełomowy produkt ze stali odpornej na korozję, który odniósł duży sukces na rynku energii słonecznej. Magnelis® jest produktem referencyjnym w sektorze konstrukcji montowanych na gruncie i produktem pierwszego wyboru w trudnych warunkach zewnętrznych i wewnętrznych.

Firma ArcelorMittal była kluczowym graczem w dostawach stali na potrzeby głównych projektów słonecznych na całym świecie. Wśród nich wyróżnić można farmę słoneczną Beryl w Australii oraz farmę Mohammeda Bin Rashida Al Maktoum Solar Park w Dubaju, a także farmy słoneczne w Chile, Egipcie, Francji, Izraelu i Stanach Zjednoczonych. 

Stal na rynku energetyki wiatrowej

Stal jest głównym materiałem w segmencie energii wiatrowej, który można podzielić na dwa kluczowe rynki:

• Farmy wiatrowe na lądzie - stosunkowo małe projekty z turbinami wytwarzającymi od 5 do 8 MW mocy na turbinę. Stosowana jest tutaj szeroka gama stali, od blach (wieże), przez stal elektryczną (generator), po pręty zbrojeniowe (fundamenty).
• Farmy wiatrowe na morzu – zazwyczaj znacznie większe projekty niż lądowe, z turbinami wytwarzającymi od 14 do 15 MW mocy na turbinę. Morska energetyka wiatrowa wymaga większej ilości stali i ma zalety w porównaniu z lądową, takie jak możliwość rozmieszczenia turbin o większej mocy w środowisku o lepszej konfiguracji wiatru, co pozwala na poprawę wydajności i wykorzystania mocy turbin. Farmy tego rodzaju wymagają całego wachlarza produktów stalowych: blach (wieża, fundament, podstacja, statki instalacyjne), prętów (kołnierze), kształtowników i profili (podstacja, gondola), kręgów (stal wtórna), stali elektrycznej (generator), pierścieni stalowych (skrzynia biegów, łożyska przekładni pierścieniowej), lin cumowniczych (farmy pływające).

ArcelorMittal: wiodący dostawca w segmencie energii wiatrowej

ArcelorMittal jest jednym z głównych dostawców stali dla segmentu wiatrowego z szeroką gamą produktów: blach grubych, drutów, kształtowników, kątowników, stali elektrotechnicznej, prętów i prętów zbrojeniowych, wlewków oraz kręgów.

• Pod względem ilości, blacha gruba jest zdecydowanie głównym produktem stalowym w konstrukcjach wiatrowych. Od 2005 roku blachy grube ArcelorMittal zostały już z powodzeniem wykorzystane do produkcji ponad 10.000 wież turbin wiatrowych na lądzie i na morzu. Nasze blachy grube dla sektora energii wiatrowej oferują zwiększoną wytrzymałość, obrabialność i spawalność. Są one w stanie wytrzymać obciążenia środowiskowe, niezależnie od tego, jak są silne. Blachy są dostarczane w postaci stali walcowanej termomechanicznie lub normalizowanej, a na żądanie są oczyszczane metodą śrutowania i/lub cięte i fazowane.
• Blachy grube ArcelorMittal są również wykorzystywane do produkcji fundamentów, które utrzymują turbiny morskie stabilnie na dnie morskim w kilku pionierskich pływających projektach wiatrowych na całym świecie. Są one również szeroko stosowane w nadwodnych częściach wielu podstacji elektrycznych, które pozwalają ustabilizować napięcie energii wytwarzanej na morzu, dzięki czemu można ją przesyłać do sieci lądowej.
• Blachy grube z oferty "XCarb® recykling i zasoby odnawialne" są wykorzystywane w projekcie Baltic Power w Polsce - pierwszej na świecie morskiej farmie wiatrowej wykorzystującej stal niskoemisyjną. Blachy grube ArcelorMittal z oferty "XCarb® recykling i zasoby odnawialne" produkowane są z kęsisk w elektrycznym piecu łukowym (EAF), przy użyciu niemal 100% złomu i 100% odnawialnej energii elektrycznej. Dzięki temu procesowi mają o 65% niższy ślad węglowy niż blachy grube wytwarzane konwencjonalną metodą wielkopiecową (certyfikowane przez EPD). 

ArcelorMittal jest zaangażowany w liczne programy badawcze mające na celu poprawę jakości stali wykorzystywanej w branży energii wiatrowej oraz tworzenie nowych rozwiązań. W ramach projektów co-engineering współpracujemy z twórcami turbin wiatrowych w celu zidentyfikowania rozwiązań, które oferują lepszą wydajność i potencjał znacznych oszczędności.

„Przyszłość stali w transformacji energetycznej jest ekscytująca” - mówi Johannes De Schrijver. „Jako największy na świecie producent stali, posiadający rozległe możliwości w zakresie dalszego jej przetwarzania oraz wiedzę w zakresie produkcji i budownictwa, jesteśmy na doskonałej pozycji, aby zapewnić bezpieczną i zrównoważoną stal dla rynku energii przyszłości”.

Tekst:
ArcelorMittal, Constructalia

Zdjęcia:
ArcelorMittal

Powiązane linki

Reakcja konstrukcji narażonych na działanie ognia zależy w dużej mierze od rodzaju pożaru, który wybuchnie. Rodzaj pożaru natomiast, w dużym stopniu zależny jest od geometrii strefy pożarowej, w której się pojawia. Europejski projekt badawczy został przeprowadzony z wykorzystaniem symulacji obliczeniowej dynamiki płynów w celu przeanalizowania wpływu geometrii strefy pożarowej i interakcji z reprezentatywnymi ładunkami paliwa. Jego celem było zbadanie okoliczności, które przyczyniają się do powstania pożaru „wędrującego”.

Spis treści

1. Wprowadzenie.
   
   
2. Konfiguracja symulacji CFD i związane z nią założenia.
   2.1 Domena obliczeniowa.
   2.2 Obciążenie ogniowe.
   2.3 Rozprzestrzenianie się ognia i szybkość uwalniania ciepła.
   2.4 Warunki brzegowe.
   2.5 Promieniowanie.
   
   
3. Model różnych konfiguracji dużych stref ogniowych: wyniki i wpływ.
   3.1 Głęboka, prostokątna strefa pożarowa - rozprzestrzenianie jednowymiarowe.
   3.2 Kwadratowa strefa pożarowa - rozrzut dwuwymiarowy (2D).
   
   
4. Połączenie CFD i metody elementów skończonych (MES): reakcja konstrukcji stalowej na charakterystykę pożaru rozprzestrzeniającego się.
   4.1 Strategia modelowania.
   4.2 Przykład
         4.2.1 Konfiguracja strefy pożarowej.
         4.2.2 Konstrukcja stalowa.
         4.2.3 Wyniki.
   
   
5. Dyskusja i dalsze poprawki.
   
   
6. Wnioski.

Dokument badawczy:
© Charlier M, Gamba A, Dai X et al. (2021). Modelling the influence of steel structure compartment geometry on travelling fires. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Structures and Buildings 174(9): 739–748, https://doi.org/10.1680/jstbu.20.00073

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe
© Carlo Hommel
© ArcelorMittal Construction

Niniejszy dokument badawczy, opracowany we współpracy z ArcelorMittal Steligence® i ArcelorMittal Global R&D, objaśnia, w jaki sposób specyfikacje projektowe budynku wpływają na rozwój temperatury oraz mechaniczne zachowanie konstrukcji stalowej, gdy w pełni uwzględni się charakter rozprzestrzeniającego się pożaru.

Powiązane linki

Tekst

W miarę jak sektor budowlany dąży do dekarbonizacji, prowadzi się coraz więcej badań nad oceną cyklu życia (LCA) budynków i ich komponentów. Niniejszy artykuł również poświęcony jest tym badaniom i przedstawia kompleksowe porównanie dachowych systemów płatwi ze stali formowanej na zimno (CFS) przy użyciu najnowszych technik LCA i najnowszych danych środowiskowych.

Streszczenie

Ze względu na dekarbonizację sektora energetycznego, wbudowany ślad węglowy został uznany za dominujący czynnik wpływający na klimat. W rezultacie, kraje przyspieszają swoje wysiłki na rzecz wypełnienia zobowiązań i przepisów dotyczących zmian klimatu. Dzieje się to przy rosnącej presji na sektor budowlany, aby szybko zmniejszył swoje oddziaływanie na klimat. W niniejszym artykule porównano oceny cyklu życia (LCA) płatwiowych systemów dachowych, stosowanych jako drugorzędne elementy konstrukcyjne w jednokondygnacyjnych budynkach przemysłowych. Pod uwagę wzięto trzy materiały konstrukcyjne: stal konstrukcyjną powlekaną metalicznie, żelbet i drewno konstrukcyjne. Ponadto, porównano różne gatunki stali, aby podkreślić korzyści dla środowiska wynikające z zastosowania stali o wysokiej wytrzymałości (HSS), umożliwiającej zoptymalizowanie masy konstrukcji. LCA koncentruje się na etapie produktu (moduły A1-A3), transporcie (moduł A4), końcowej fazie życia (moduł C) oraz korzyściach i obciążeniach poza granicami systemu (moduł D). Inwentaryzacja cyklu życia (LCI) składa się z deklaracji środowiskowych produktów budowlanych (EPD), opublikowanych zgodnie z normą EN 15804. Wszystkie oceny LCA są przeprowadzane przy użyciu komercyjnego oprogramowania One Click LCA, zgodnie z zaleceniami normy EN 15978.

Zawartość

Niniejszy dokument z 2023 składa się z następujących części:

1. Wprowadzenie
   
   
2. Metodologia
   2.1 Ramy oceny LCA
   2.2 Cel i przedmiot oceny
        2.2.1 Prefabrykowana płatew betonowa sprężona
        2.2.2 Płatew z drewna klejonego warstwowo (Glulam)
        2.2.3 Płatew stalowa formowana na zimno
        2.2.4 Zużycie materiałów konstrukcyjnych
   
   2.3 Zakres LCA
        2.3.1 Etap produktu (A1-A3)
        2.3.2 Transport na miejsce (A4)
        2.3.3 Wymiana (B4)
        2.3.4 Koniec etapu eksploatacji (C3-C4)
        2.3.5 Korzyści i obciążenia poza granicami systemu (D)
   
   2.4 Inwentaryzacja cyklu życia LCI
   2.5 Obliczanie wskaźników środowiskowych
   
   
3. Interpretacja wyników
   3.1 Ogólny GWP
   3.2 Etapy cyklu życia
   
   
4. Wnioski

Dokument:
© José Humberto de Paula Filho, Leonardo Guimarães, Jérôme Guth, Luca Marioni

Tekst:
© Constructalia
© José Humberto de Paula Filho, Leonardo Guimarães, Jérôme Guth, Luca Marioni (Streszczenie)

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe

Powiązane linki

Branża budowlana jest największym na świecie konsumentem surowców, a środowisko zabudowane odpowiada za od 25 do 40% globalnej emisji CO₂. Sektor ten jest również odpowiedzialny za prawie 40% rocznego zużycia surowców i około 39% całkowitego zużycia energii pierwotnej. Liczby te będą rosnąć.

Stal jest najbardziej obiecującym materiałem budowlanym pod względem niskiej emisji i rosnącego obiegu zamkniętego. Chociaż przemysł stalowy należy do branż o najwyższej emisji (około 7% globalnej emisji dwutlenku węgla), ślad węglowy jego procesu produkcyjnego zmniejszył się w ciągu ostatnich 25 lat. Dodatkowo nowe, niskoemisyjne metody produkcji zmniejszają te emisje szybciej niż wcześniej. Obiegowy charakter stali (w przeciwieństwie do innych materiałów wzmocniony możliwością recyklingu) oraz jej niskoemisyjne alternatywy zaowocowały wykorzystaniem stali w innowacyjnych projektach napędzanych zrównoważonym rozwojem.

Spis treści

Niniejszy dokument (edycja 2023) składa się z następujących części:

1. Wprowadzenie
   1.1. LCA w budownictwie
   
   
2. Stal i zrównoważony rozwój
   2.1. Procesy produkcji stali i emisje
   2.2.Dekarbonizacja produkcji stali i wyzwania
   2.3.Stal niskowęglowa
   
   
3. Rozwiązanie problemu emisji dwutlenku węgla w budownictwie
   3.1.Budowanie z mniejszym wbudowanym śladem węglowym: przejście na model obiegowy
   3.2.Redukcja wbudowanego śladu węglowego belek
   3.3.Redukcja wbudowanego śladu węglowego stropów
   
   
4. Podsumowanie

Artykuł:
© Marina D’Antimo, Marion Charlier, Walter Swann, Olivier Vassart

Tekst:
© Constructalia
© Marina D’Antimo, Marion Charlier, Walter Swann, Olivier Vassart

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe
© Marina D’Antimo, Marion Charlier, Walter Swann, Olivier Vassart

Efektywne projektowanie konstrukcji stalowych ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu z myślą o wycofaniu z eksploatacji i określaniu alternatywnych rozwiązań niskoemisyjnych. Wybory projektowe odgrywają ważną rolę, dlatego też należy ponownie przemyśleć podejście do projektowania z obiegowej, bardziej holistycznej, a tym samym bardziej zrównoważonej perspektywy.

Opracowanie badawcze "Dlaczego zoptymalizowane konstrukcje stalowe pomogą zmniejszyć wbudowany ślad węglowy?" zawiera krótki przegląd kroków podejmowanych w celu dekarbonizacji produkcji stali oraz analizuje wpływ sektora budowlanego na globalne emisje. Głównym celem tego dokumentu jest przedstawienie łatwych w użyciu narzędzi, które pomogą projektantom zmniejszyć wbudowany ślad węglowy w ich projektach, oferując jednocześnie wskazówki dotyczące oceny zrównoważonych rozwiązań.

Powiązane linki

Why optimised steel structures will help reduce embodied carbon

Korzyści, jakie stalowe grodzice wnoszą do zrównoważonej infrastruktury portowej stale rosną wraz z ewolucją gatunków stali, redukcją masy, ochroną antykorozyjną, możliwością recyklingu i redukcją wpływu na środowisko.

Postęp technologiczny

Stalowe grodzice są wykorzystywane do wykonywania ścian nabrzeży w portach od prawie 100 lat. Zastąpiły one pale drewniane ze względu na brak podaży drewna pod koniec XIX wieku.

Od tego czasu wiele nabrzeży, pirsów i falochronów na całym świecie zostało zbudowanych ze stalowych grodzic. Ewolucja kształtów profili w połączeniu z ulepszaniem gatunków stali, umożliwiła projektowanie coraz głębszych konstrukcji morskich przystosowanych do wzrostu wielkości statków.

Badania i rozwój przyczyniły się do zmniejszenia wpływu stali na środowisko na kilka sposobów. Po pierwsze, poprzez zmniejszenie ilości stali wymaganej do budowy równoważnych konstrukcji, a po drugie poprzez opracowanie nowych szlaków produkcyjnych, które umożliwiają recykling stali.

Trwałość jest ważnym kryterium zrównoważonego rozwoju i jednym z głównych wyzwań dla konstrukcji morskich. Zarówno stal, jak i żelbet mają wpływ na to trudne środowisko. Branża budowlana poszukuje nowych, innowacyjnych rozwiązań, aby zwiększyć żywotność i obniżyć koszty konserwacji w całym cyklu życia.

Ochrona przed korozją

Korozja jest jednym z kluczowych parametrów optymalizacji konstrukcji stalowej w środowisku morskim. Oszacowanie zmniejszenia grubości elementu stalowego w wodzie morskiej jest dość trudne, ponieważ na zjawisko korozji wpływa wiele parametrów. Parametry te mogą się również zmieniać w trakcie okresu eksploatacji konstrukcji. W ostatnich latach pojawiły się nowe gatunki stali przeznaczone specjalnie do zastosowań morskich, które poprawiają trwałość konstrukcji. Na podstawie ponad 15 lat ekspozycji próbek stali w wodzie morskiej w porcie w Wielkiej Brytanii, zmierzone wskaźniki korozji gatunku stali AMLoCor® w strefie niskiej wody i w strefie stałego zanurzenia są do 5 razy mniejsze niż w przypadku standardowej stali węglowej.

AMLoCor uzyskał niemiecką krajową zgodę techniczną, dzięki czemu, nawet jeśli zawiera więcej stopów niż standardowa stal stosowana w budownictwie, może być projektowany zgodnie z międzynarodowymi standardami projektowania stali. Przykładowo, w 2016 roku w nowym terminalu Unitterminal w porcie Koege w Danii zainstalowano około 4000 ton stalowych grodzic AMLoCor.

Zmniejszone tempo korozji może prowadzić do lżejszych profili grodzic i pozwala uniknąć konieczności stosowania powłok. Jest to sytuacja korzystna dla środowiska.

Możliwość recyklingu, EPD i LCA

Stal jest trwała i odporna, ale ma jeszcze jedną wyjątkową właściwość: można ją wielokrotnie poddawać recyklingowi. Recykling chroni zasoby naturalne, a tym samym przyczynia się do bardziej zrównoważonego rozwoju świata. Stal jest materiałem przyjaznym dla środowiska, a 100% stali w każdej konstrukcji można odzyskać i poddać recyklingowi.

Wyzwaniem w budownictwie portowym jest to, że stare konstrukcje nie zawsze są demontowane, ale za kilkadziesiąt lat odzyskiwanie różnych materiałów budowlanych do dalszego przetwarzania, najlepiej recyklingu, będzie naturalną myślą dla każdego właściciela projektu. Branża budowlana już teraz bierze pod uwagę kryteria środowiskowe, na przykład w certyfikacji "ekologicznych" budynków (np. LEED, BREEAM itp.). Warto zauważyć, że niektóre administracje europejskie już wdrażają kryteria zrównoważonego rozwoju w swoich przetargach w sektorze publicznym, w oparciu o "Dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/24/UE z dnia 26 lutego 2014 roku w sprawie zamówień publicznych". Jedną z metod jest monetyzacja różnych kryteriów zrównoważonego rozwoju, na przykład poprzez przyznawanie punktów w oparciu o LCA (materiały przyjazne dla środowiska otrzymują więcej punktów).

Trudność w porównywaniu alternatywnych rozwiązań z punktu widzenia ochrony środowiska polega na braku wiarygodnych informacji na temat wpływu każdego materiału na środowisko. Wpływ konstrukcji, faz jej użytkowania i po zakończeniu okresu użytkowania - recyklingu - nie są łatwe do obliczenia. Główne czynniki przyczyniające się do wpływu konstrukcji na środowisko należy przeanalizować za pomocą oceny cyklu życia (LCA) zgodnie z normami ISO, biorąc pod uwagę każdą fazę projektu, w tym recykling materiału.

Deklaracja środowiskowa produktu (EPD) dla konkretnego produktu (konkretnego zastosowania) upraszcza takie porównania. Składa się ona z analizy LCA wykorzystującej dane dostarczone przez jeden lub więcej zakładów produkcyjnych (huty i walcownie) dla konkretnych produktów. Założenia dotyczące wskaźników ponownego użycia i recyklingu zależą od sposobu wykorzystania produktów. Stalowe grodzice mogą być wielokrotnie wykorzystywane do tymczasowych zastosowań, ale większość z nich jest używana w stałych konstrukcjach przez okres użytkowania od 30 do 100 lat. Niektóre moduły, takie jak produkcja od kołyski do bramy („cradle-to-gate”) - moduły A1 do A3 z EN 15804 - są obowiązkowe. Inne pozostawia się do wyboru producenta.

Wkład w gospodarkę o obiegu zamkniętym

I na koniec, modnym obecnie wyrażeniem jest gospodarka o obiegu zamkniętym, która obejmuje ponowne wykorzystanie produktów i materiałów, w konsekwencji zmniejszając marnotrawstwo zasobów naturalnych. Stalowe grodzice były prekursorem w tej dziedzinie, ponieważ mogą być wielokrotnie wykorzystywane do tymczasowych wykopów przed ich złomowaniem, a czasami są nawet ponownie wykorzystywane w stałych konstrukcjach. Widzieliśmy grodzice stalowe, które były używane nawet 10 razy. Wynajem grodzic stalowych przyczynia się również do rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym (ponowne wykorzystanie).

Zrównoważony rozwój jest kluczowym celem dla nowej infrastruktury portowej w przyszłości. Do osiągnięcia tego wyzwania z pewnością mogą się przyczynić innowacyjne rozwiązania stalowe.

Tekst:
João Martins, ArcelorMittal Sheet Piling (VII Krajowy Zjazd Stowarzyszenia Technicznego Portów i Wybrzeży, 2019 roku)
Constructalia (wprowadzenie, nagłówki)

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Sheet Piling

Drugim aspektem zrównoważonego rozwoju jest środowisko. Względy finansowe zawsze będą kluczowym parametrem przy wyborze rozwiązania technicznego. Świat się zmienia i w ostatnich latach aspekty środowiskowe zyskują coraz większe znaczenie w złożonym procesie decyzyjnym.

Nieubłagany postęp w technikach walcowania zmusił producentów blach stalowych do poprawy efektywności swoich produktów, mając na celu prześcignięcie konkurencji. Dla przykładu, redukcja wagi pomiędzy różnymi generacjami grodzic typu Z o tym samym przekroju jest znacząca: nowa AZ®-800, wprowadzona na rynek w 2015 roku, jest o ponad 25% lżejsza niż porównywalna grodzica BZ z lat 50-tych.

Podobnie, system ścian kombinowanych HZ®-M o wysokim przekroju został wprowadzony na rynek w 2008 roku i przewyższa stary system HZ z lat 70-tych o co najmniej 10% pod względem masy. Jego maksymalna wytrzymałość (maksymalny moduł przekroju) została zwiększona ponad dwukrotnie.

Dodatkowo, biorąc pod uwagę wzrost granicy plastyczności obecnych gatunków stali nawet o 30%, masa stali potrzebnej do zbudowania dokładnie takiej samej konstrukcji ścianki szczelnej zmniejszyła się w ciągu ostatnich dziesięcioleci o ponad 50%!

ArcelorMittal jest liderem w tej dziedzinie, ponieważ jako pierwszy producent grodzic stalowych w 2016 roku opublikował potwierdzoną deklarację EPD zgodną z najnowszymi normami ISO i EN dla wyrobów stalowych, a w czerwcu 2018 roku bardziej szczegółową deklarację EPD dla EcoSheetPiles™, czyli grodzic produkowanych wyłącznie ze złomu w elektrycznym piecu łukowym (EAF).

Kolejnym krokiem w branży powinno być opracowanie bardziej przyjaznych dla użytkownika narzędzi i kalkulatorów do porównywania LCA z różnymi materiałami. Ważne jest, aby wspomnieć, że analiza LCA powinna porównywać alternatywy dla tej samej jednostki funkcjonalnej.

Oceny LCA przeprowadzone w przeszłości przez ArcelorMittal wykazały, że w przypadku kilku konfiguracji ścian nabrzeża, stal ma mniejszy wpływ na środowisko niż materiały alternatywne, pod warunkiem, że elementy stalowe są odzyskiwane i poddawane recyklingowi po okresie użytkowania konstrukcji.

Jako przykład, poniższy wykres przedstawia uproszczoną analizę LCA dla parametru "Potencjał globalnego ocieplenia" (CO₂) przy użyciu realistycznych założeń dla projektu w Danii, w którym 2235 ton grodzic wyprodukowanych w Belval w Luksemburgu zostało przetransportowanych koleją do Antwerpii w Belgii (około 328 km), a następnie statkiem do Kalundborg w Danii (około 1285 km). Mogą istnieć ogromne różnice między EPD a założeniami przyjętymi w LCA dla konkretnego projektu. Oczywiście transport ma bardzo niewielki wpływ na ogólny ślad węglowy w tym projekcie. Instalacja, konserwacja i demontaż również mogą być w większości przypadków pominięte (nie są przedstawione na wykresie). Poniższy wykres opiera się na wskaźniku recyklingu wynoszącym 99% stali i braku ponownego użycia.

Kluczowym parametrem jest bez wątpienia wskaźnik ponownego wykorzystania i recyklingu. Metoda elektrycznego pieca łukowego (EAF) znacznie zmniejsza wpływ rozwiązania z grodzicami na środowisko. Moduł D uwzględnia wpływ ponownego użycia i recyklingu stali, ale ponieważ nie ma obowiązku jego deklarowania, niektóre organy nie uwzględniają go w LCA. Naszym zdaniem moduł D powinien być zawsze brany pod uwagę, co ma obecnie zastosowanie w przypadku europejskiej normy EN 15804-A2 z 2019 roku.

Powiązane linki

Źródło

Niniejsza praca magisterska autorstwa Francesco Profico została opracowana w centrum badawczo-rozwojowym ArcelorMittal w Luksemburgu. Praca ta koncentruje się na badaniu plastycznego zachowania trzpieni zespolonych typu dowel. Stanowią one stosunkowo nową typologię łączników w belkach zespolonych, które stanowią alternatywę dla dotychczas ugruntowanych łączników sworzniowych z główką. Trzpienie zespolone typu dowel uzyskiwane są poprzez połączenie stali z odpowiednio wyciętymi kształtami w procesie cięcia termicznego i trzpieni żelbetowych. Do tej pory ta nowa typologia została wykorzystana w wielu zastosowaniach mostowych, a wytyczne są dostępne dla projektantów w poszczególnych krajach. Obecnie zainteresowanie rośnie w zastosowaniu takiego połączenia w budynkach, w których często wykorzystuje się plastyczne podejście projektowe przy zespoleniu. 

Zachowanie mechaniczne, ocena maksymalnego dopuszczalnego poślizgu i dwa studia przypadków rozwiązań stropowych w budynkach

Praca ma również na celu przedstawienie tematu belek zespolonych z szerszego punktu widzenia, prezentując ogólne zachowanie mechaniczne. Przedstawiono model numeryczny do oceny maksymalnego dopuszczalnego poślizgu dla belki przy użyciu analizy granicy odkształcenia przekroju.

W załącznikach przedstawiono dwa rozwiązania dla systemów stropowych przy wykorzystaniu łączników zespolonych typu dowel. Przedstawiono kompletne obliczenia i optymalizację parametryczną dla obu studiów przypadku.

Niniejsza praca została opracowana podczas stażu w dziale badawczo-rozwojowym ArcelorMittal i jest promowana przez Uniwersytet w Trydencie, gdzie została zaprezentowana podczas obrony pracy magisterskiej w lipcu 2022 roku. Autor, Francesco Profico, dołączył teraz do zespołu inżynierów Steligence®.

Dział Steligence® Engineering to zespół ekspertów w dziedzinie konstrukcji stalowych, którzy wspierają projektantów w szerokim zakresie zagadnień. Można się z nimi skontaktować pod adresem: steligence.engineering@arcelormittal.com.

Tekst:
Francesco Profico
ArcelorMittal

Zdjęcia:
Francesco Profico
ArcelorMittal

Powiązane linki

Analysis of the plastic slip capacity of steel-concrete composite dowel shear connectors: development of an analytical simplified model - a master's thesis by Francesco Profico

Stal powlekana organicznie jest wyjątkowo korzystna pod względem ekonomicznym i technologicznym, a to przyczynia się do jej niezwykłego sukcesu w budownictwie.

Główną zaletą stali powlekanej organicznie jest jej wysoka i niezmienna jakość: powłoka o ściśle określonej grubości, odporność na korozję, trwałość, a także zgodność koloru i wykończenia powierzchni przy małych tolerancjach pomiędzy jedną a drugą partią produktu.

Elastyczność procesu powlekania kręgów stali pozwala na wytwarzanie powłok o różnych wykończeniach powierzchni: od gładkiej, poprzez „pomarańczową skórkę”, aż po ziarniste i teksturowane lub tłoczone, z których wszystkie są dostępne w szerokiej gamie kolorów (jednolite, metalizowane, perłowe itp.) i z różnym stopniem połysku: od matowego do wysokiego połysku.

Stale powlekane z oferty ArcelorMittal Europe - Flat Products oferują architektom, projektantom i inwestorom unikalną gamę produktów spełniających najbardziej rygorystyczne kryteria wymagane przez rynek budowlany pod względem estetyki, trwałości i zrównoważonego rozwoju.

Estetyka

Najbogatszy wybór kolorów dostępny na rynku oraz różne faktury powierzchni, takie jak satynowa, matowa lub ziarnista, mogą nadać niepowtarzalny charakter każdemu budynkowi.

Trwałość

Nasza stal powlekana jest w stanie sprostać najbardziej ekstremalnym warunkom, zarówno pod względem temperatury jak i innych czynników atmosferycznych.

Przeznaczona jest ona do zastosowania w środowisku morskim i innych środowiskach narażonych na korozję, oferując równocześnie odporność na zarysowania i połysk kolorów, przy minimalnej konserwacji.

ArcelorMittal ma wieloletnie doświadczenie w dostarczaniu wysokiej jakości produktów powlekanych organicznie. Dzięki naszemu know-how i nabytym umiejętnościom jesteśmy w stanie zaoferować na naszą stal, stosowaną zewnętrznie, długoterminowe gwarancje o okresie ważności do 40 lat.

Stosowane powłoki poddawane są wszelakim testom przez nasz zespół ekspertów ds. badań i rozwoju w ekstremalnych warunkach korozji i różnych warunkach atmosferycznych, zarówno w laboratorium, jak i na zewnątrz.

Po przeprowadzeniu naszych wewnętrznych testów zwracamy się do niezależnych instytutów i laboratoriów, które przeprowadzają szeroką gamę testów, w celu uzyskania zewnętrznej certyfikacji przez takie organy jak CSTB we Francji, BBA w Wielkiej Brytanii, DIBt w Niemczech i wiele innych.

Zrównoważony rozwój

Oceniamy wpływ na środowisko naszych produktów powlekanych organicznie zgodnie z europejską normą EN15804 oraz oferujemy certyfikaty EPD (Environmental Product Declarations), wydawane przez strony trzecie. Deklaracje EPD są coraz bardziej istotne dla oceny cyklu życia budynków (LCA) i związanych z nimi regulacji i certyfikacji systemów budowlanych.

Stale powlekane organicznie ArcelorMittal Europe - Flat Products są teraz dostępne e ofercie stali „XCarb® recykling i zasoby odnawialne”. EPD, opublikowana przez Institut Bauen und Umwelt e.V. i zweryfikowana przez stronę trzecią zgodnie z normą EN 15804+A2, plasuje ofertę stali powlekanej organicznie XCarb® firmy ArcelorMittal na pozycji o najniższym śladzie węglowym w UE, ze współczynnikiem redukcji 2,6 w porównaniu ze standardową stalą powlekaną.

Nasza pełna gama stali powlekanych organicznie ArcelorMittal Europe - Flat Product są zgodne z przepisami Unii Europejskiej dotyczącymi REACH (rozporządzenie w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów). 

Digitalizacja

Wykorzystywanie narzędzi cyfrowych na rynku budowlanym niezmiennie wzrasta.

Building Information Modelling, znane jako BIM, umożliwia współpracę wszystkich interesariuszy projektu budowlanego, od etapu projektowania do etapu użytkowania.

ArcelorMittal Europe - Flat Products zapewnia teraz projektantom, inwestorom i wykonawcom szereg obiektów BIM dla swoich produktów powlekanych organicznie. Zapewniają one pełny zestaw informacji o produkcie, wizualizacje 3D, i są one zgodne z najpopularniejszymi rodzajami oprogramowania BIM, dostępnymi na rynku.

Tekst: Constructalia

Zdjęcia: Adam Pejcha/ArcelorMittal Europe - Flat Products, Jeroen Op de Beeck

Powiązane linki

Stalowe słupy kratowe budowane są na całym świecie, a wiele z nich służy jako wieże telekomunikacyjne lub transmisyjne. Zazwyczaj składają się one z kątowników równoramiennych, od lekkich do ciężkich, o długościach do 300 mm.

Europejska Sieć Operatorów Systemów Przesyłowych Energii Elektrycznej (ENTSO-E) przewiduje, że do 2035 roku w Europie powstanie 18 000 kilometrów nowych linii przesyłowych. Jest to odpowiedź na rosnące zapotrzebowanie na energię odnawialną, której produkcja jest często zdecentralizowana, a nowe linie są niezbędne do transportu energii z miejsca produkcji do użytkowników końcowych. Ponadto postępy w telekomunikacji, takie jak 5G, wymagają budowy nowych wież i wzmocnienia już istniejących.

Projekt badawczy Angelhy

Projekt badawczy Angelhy, realizowany przez 42 miesiące w latach 2017-2020 i finansowany przez Komisję Europejską i we współpracy z ArcelorMittal Belval & Differdange SA (AMBD), miał na celu opracowanie zasad projektowania, które będą wykorzystywały potencjał nośny kątowników. Głównym zamierzeniem było również ulepszenie istniejących zasad w zakresie elementów złożonych oraz wprowadzenie innowacyjnych typów elementów złożonych, składających się z dwóch kątowników o nierównych przekrojach.

Zakres projektu obejmował:

• analizę rynku wież transmisyjnych (instalacja nowych linii i wzmocnienie już istniejących)
• studia projektów dotyczące wież telekomunikacyjnych i transmisyjnych
• analiza słupów kratowych ze stali o wysokiej wytrzymałości S460
• testowanie elementów hybrydowych
• opracowanie zasad projektowania, a następnie przeprowadzenie testów w pełnej skali na kompletnych słupach
• wytyczne dotyczące modeli analitycznych i projektowania kompletnych słupów (np. odporność na wyboczenie połączonych ze sobą kątowników i system klasyfikacji przekrojów poprzecznych kątowników równoramiennych)
• zalecenia projektowe dla Eurokodu 3.

Kluczowe ustalenia: Redukcja masy przy użyciu stali S460

Stalowe słupy kratowe, wykonane z w pełni nadających się do recyklingu walcowanych na gorąco profili kątowych, często budowane są w trudnym terenie z ograniczonym dostępem dla ciężkich pojazdów. Są one typowym rozwiązaniem dla wież transmisyjnych i telekomunikacyjnych.

Studium projektu zostało opracowane w celu zidentyfikowania wspólnej typologii wież transmisyjnych w Europie, a następnie zaprojektowania pojedynczych słupów (ponieważ skupiono się na kątownikach i ich zachowaniu konstrukcyjnym) zgodnie z normą EN 50341-1:2021 i w porównaniu do norm EN 1993-1-1, EN 1993-3-1 oraz nieliniowych metod projektowania. Wspomniane studium projektu zostało wykorzystane jako podstawa do dalszych badań w ramach projektu Angelhy.

Założenia projektowe obejmowały gatunek stali S355 J2 zgodnie z normą EN 10025-2:2004. Warto zauważyć, że norma EN 50241 (i niemiecki załącznik krajowy - ponieważ projekt powstał w Niemczech) nie obejmuje gatunków stali o wysokiej wytrzymałości. Norma EN 50241 i niemiecki załącznik krajowy obejmują tylko gatunki stali S235 i S355 w J0 i J2.

Przeprowadzono automatyczną optymalizację przy użyciu oprogramowania TOWER v15 w celu znalezienia najlżejszej konstrukcji o najwyższym stopniu wydajności. Stwierdzono, że ciężar konstrukcji można zmniejszyć, stosując stal S460 do profili w podstawie wieży oraz profili poziomych w ramionach poprzecznych. Na przykład, zaprojektowana samonośna wieża ze stali S355 miała całkowitą masę 66 ton, podczas gdy ta sama wieża ze stali S460 miała całkowitą masę zaledwie 56 ton.

Zastosowanie stali o wysokiej wytrzymałości, takiej jak S460, w stalowych słupach kratowych prowadzi do zmniejszenia ciężaru konstrukcyjnego oraz kosztów, zmniejszając ciężar znormalizowanych słupów nawet o 20% w porównaniu do zwykłych gatunków stali (np. S355). Skutkuje to lżejszymi konstrukcjami, które są łatwiejsze i szybsze w montażu.

Rozszerzenie Eurokodów o zastosowanie stali S460 pozwoliłoby wykorzystać zalety stali o wysokiej wytrzymałości. 

Więcej szczegółów można znaleźć w części 3 nagranej prezentacji projektu badawczego.

Kluczowe ustalenia: Nowe zasady dla pojedynczych kątowników i elementów złożonych

Projekt badawczy obejmował zasady projektowania pojedynczych kątowników (kątowników równoramiennych) i elementów złożonych (profili łączonych grzbietowo i przewiązkami), takie jak te zawarte w normach EN 1993-1-1 i EN 1993-3-1 (z odniesieniami do EN 1993-1-5 i EN 50341). Ponieważ zasady i wzory stosowane w większości kodeksów zostały opracowane głównie dla przekrojów I lub H, istnieją pewne niespójności i brakujące zasady w tych dokumentach normatywnych. Zaobserwowano nowy rodzaj uszkodzenia (niestabilność segmentu) wymagający opracowania specjalnej formuły projektowej. Dlatego jednym z głównych celów projektu było opracowanie zasad projektowania dla klasyfikacji i nośności kątowników oraz dla nośności i stateczności elementów z profilami kątowymi. 

Godne uwagi wyniki obejmują:

Elementy pojedyncze 

• Tryb niestabilności skrętnej można osiągnąć tylko wtedy, gdy element konstrukcyjny jest obciążony w centrum ścinania, co nie ma miejsca w przypadku słupów,
• Zaobserwowano tendencję kątowników do wyboczenia wzdłuż osi słabej, nawet jeśli niestabilność jest wyboczeniem skrętnym, co oznacza, że obliczenia należy uprościć,
• Krzywa wyboczeniowa z podwajającą się tzw. „półką plastyczną” (plateau) powinna być stosowana do bocznego wyboczenia skrętnego zamiast krzywej d, jak proponuje obecny kod,
• Tryb niestateczności segmentu, zdefiniowany jako "tryb niestateczności związany z wyboczeniem więcej niż jednego elementu tworzącego segment", wymaga opracowania specjalnego wzoru obliczeniowego. Uproszczony model nie uwzględnia sztywności obrotowej głównej podpory, dlatego opracowano ostateczny model uwzględniający ten czynnik.

Elementy złożone

• Zbadano nośność elementów złożonych. Chociaż istnieje kilka metod projektowania, istnieje niespójność między różnymi podejściami projektowymi dla blisko rozmieszczonych elementów złożonych. W ramach projektu badawczego opracowano bardziej przejrzyste metody obliczeniowe dla wyboczenia głównej osi połączonych ze sobą elementów konstrukcyjnych poddanych ściskaniu oraz słupów złożonych z przewiązkami poddanych ściskaniu i zginaniu.

Więcej szczegółów można znaleźć w części 4 nagranej prezentacji projektu badawczego.

Prelegenci nagranego webinarium:
Prof. L. Vayas, NTUA, Ateny
M. Tibolt, ArcelorMittal Global R&D, Luksemburg
M.Z. Bezas, Université de Liège, Liège
S. Reygner, Sika France, Le Bourget
Prof. D. Vamvatsikos, NTUA, Ateny
M. Friehe, RWTH Aachen
Prof. F. Kemper, RWTH Aachen

Tekst:
ArcelorMittal Commercial Sections
Constructalia
Angelhy

Zdjęcia:
ArcelorMittal
Angelhy

Film: 
Steligence

Projekt badawczy Angelhy został przeprowadzony w celu optymalizacji konstrukcji i wzmocnienia stalowych słupów kratowych. Jego wyniki przedstawiają krytyczne spojrzenie na obecne standardy projektowania stalowych słupów kratowych. Wyniki obejmują również nowe, ekonomiczne zasady projektowania kątowników pojedynczych, jak i elementów złożonych oraz wzmocnienia elementów słupów kratowych za pomocą taśm polimerowych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP). Projekt wyjaśnia też aspekt wydajności, wykorzystywany do szacowania niezawodności stalowych słupów kratowych.

Powiązane linki

Angelhy: Innovative solutions for design and strengthening of telecommunications and transmission lattice towers using large angles from high strength steel and hybrid techniques of angles with FRP strips

Zrównoważony rozwój w środowisku miejskim jest kwestią kluczową. Z tego względu podejmowane są starania w celu realizacji wytycznych środowiskowych i osiągnięcia celów porozumienia paryskiego w sprawie zmian klimatu. Emisja gazów cieplarnianych, w tym CO₂, jest obszarem, w którym rynek budowlany czeka wiele wyzwań. To właśnie ten sektor w znacznym stopniu odpowiada za te emisje. Aby wprowadzić realne zmiany, strategie efektywnego wykorzystania zasobów i emisji dwutlenku węgla muszą być wdrażane na każdym poziomie, w tym na poziomie zasad projektowania konstrukcji.

Spis treści

1. Wprowadzenie.
2. Energia wbudowana i emisje dwutlenku węgla konstrukcji (przegląd literatury).
3. Podejścia do podejmowania decyzji w inżynierii budowlanej (przegląd istniejących podejść).
4. Potencjał decyzji opartych na analizie ryzyka w zakresie oszczędności zasobów i emisji (studium przypadku).
5. Wymagane zmiany.
6. Wnioski.

Artykuł z czasopisma:
© Ramon Hingorani & Jochen Köhler (2023): Towards optimised decisions for resource and carbon-efficient structural design, Civil Engineering and Environmental Systems, DOI: 10.1080/10286608.2023.2198767.

Tekst:
© Constructalia

Zdjęcia:
© ArcelorMittal Europe - Long Products
© OMA by Delfino Sisto Legnani i Marco Cappelletti

Poniższy artykuł, autorstwa Hingorani i Köhler, analizuje ten temat. Omawia on studium przypadku dotyczące projektowania belek stalowych w budynkach mieszkalnych i biurowych. Na jego podstawie autorzy artykułu dowodzą, że w celu optymalizacji wykorzystania materiałów i zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, zasady projektowania konstrukcji wymagają modyfikacji i rozszerzenia o podejmowanie decyzji opartych na analizie ryzyka.

Powiązane linki

Towards optimised decisions for resource and carbon-efficient structural design

Związek pomiędzy stalą a budynkami wysokimi sięga ponad stu lat wstecz i z każdym rokiem staje się on coraz silniejszy. W latach 30-tych XX wieku stal ułatwiała rozkwit wieżowców, w latach 70-tych natomiast stal o wysokiej wytrzymałości zapoczątkowała ich odrodzenie. Stal, dzięki swojej przystępnej cenie i trwałości, była zawsze najlepszym materiałem do projektowania i budowy głównej konstrukcji budynków wysokich.

Zarys ogólny

Niniejszy raport badawczy omawia zrównoważony charakter stali, badając jej wpływ na cykl życia budynku. Głównym celem było zwiększenie innowacji w projektowaniu poprzez analizę nowych pomysłów na tworzenie zrównoważonych, opłacalnych i zoptymalizowanych budynków przyszłości.

Dokument zawiera również podsumowanie najnowszych innowacji w specyfikacjach technicznych, ze szczególnym naciskiem na stal o wysokiej wytrzymałości, której zastosowanie może skutkować zmniejszeniem ilości stali potrzebnej do budowy budynku. W raporcie przedstawiono metody projektowania, które mogą usprawnić wytwarzanie i montaż, a co za tym idzie zmniejszyć zużycie energii podczas budowy. Zaprezentowano również propozycję oceny i szacowania, jak chociażby koncepcję standaryzacji powierzchni użytkowej, która zwiększa wydajność operacyjną i zmniejsza negatywny wpływ na środowisko.

Wnioski

„Zrównoważony rozwój nie jest stałym stanem harmonii, lecz raczej procesem zmian, w którym eksploatacja zasobów, kierunek inwestycji, ukierunkowanie rozwoju technologicznego i zmiana instytucjonalna są spójne z przyszłymi, jak i obecnymi potrzebami” (WCED 1987). W miarę pogłębiania naszej ogólnej wiedzy i zrozumienia, oczywistym jest, że wszyscy musimy działać wspólnie, aby znaleźć innowacyjne i zrównoważone metody, które pozwolą na większy rozwój gospodarczy i społeczny, minimalizując przy tym szkody wyrządzone środowisku naturalnemu, co jest kluczowym zagadanieniem w tych metodologiach.

W ten sam sposób, w jaki budynki wysokie zrewolucjonizowały środowisko miejskie, stal była i pozostanie rewolucyjna i rozwojowa w zakresie zależności między budynkami wysokimi a zrównoważonym rozwojem. Obowiązkiem osób zaangażowanych w proces projektowania i budowy jest uwzględnienie porad ekspertów, innowacji i wysoce zrównoważonych produktów budowlanych w taki sposób, aby zmniejszyć nasz ślad węglowy dla przyszłych pokoleń.

Tekst:
Constructalia

Dokumentacja naukowa: Shelley Finnigan (Inżynier Działu Wsparcia Technicznego i Sprzedaży, Dyrektor działu Technicznego, Sprzedaży i Marketingu na rynku obu Ameryk, ArcelorMittal), Dario Trabucco (Kierownik badań CTBUH, Rada ds. Budynków Wysokich i Środowisk Miejskich), Jean-Claude Gerardy (Kierownik ds. Eksportu w ArcelorMittal Sections and Merchant Bars), Nicoleta Popa (Dyrektor globalnego Działu badań i rozwoju w zakresie rynku budowlanego, infrastruktury i wyrobów długich, ArcelorMittal)

Obecne czasy niosą ze sobą rosnącą troskę o zrównoważony rozwój, w tym sprzeczne koncepcje dotyczące przystępności cenowej, bezpieczeństwa i wpływu stali na środowisko. Doprowadziło to do pewnych nieporozumień na temat roli stali w budownictwie wysokościowców. W odpowiedzi na zainstniałą sytuację Rada ds. Budynków Wysokich i Środowisk Miejskich (CTBUH) oraz ArcelorMittal podjęły współpracę nad opracowaniem raportu badawczego zatytułowanego „Stal i Wieżowce: Produktywna historia i Zrównoważona przyszłość”. Celem tego przedsięwzięcia było zilustrowanie ostatnich zmian w relacjach między stalą oraz budynkami wysokimi, które sprawiają, że jest to zdecydowany i zrównoważony wybór do budowy wieżowców.

Powiązane linki

Steel and Skyscrapers: A Productive History and a Sustainable Future

Grodzice są szeroko stosowane do budowy różnorodnych konstrukcji, takich jak ściany nabrzeży i falochrony w portach, wzmocnienia brzegów rzek i kanałów, przejścia podziemne, a także bariery i systemy ochrony. Dowiodły one również swojej skuteczności w obszarach sejsmicznych w wielu krajach na całym świecie. 

Oszczędność kosztów materiału dzięki dynamicznym metodom projektowania

Projekt badawczy prowadzony przez dział badawczo-rozwojowy ArcelorMittal oraz badanie przeprowadzone przez wiodącą na świecie firmę konsultingową ds. inżynierii morskiej SENER wykazały znaczny potencjał optymalizacji. W badaniu przeanalizowano szerokie spektrum przypadków - cztery głębokości wody, cztery przyspieszenia sejsmiczne, dwa różne uwarunkowania glebowe. Porównano konwencjonalną metodę pseudo-statyczną opartą na normie EN 1998-5 z wykorzystaniem oprogramowania do reakcji podłoża sprężysto-plastycznego oraz w pełni dynamicznej, zaawansowanej metody z wykorzystaniem oprogramowania MES.

Wszystkie zbadane przypadki wykazały znaczny potencjał optymalizacyjny przy zastosowaniu projektowania MES. Momenty zginające w obliczeniach pseudo-statycznych są od 40% do 126% wyższe niż w obliczeniach MES. Biorąc pod uwagę odpowiednie profile grodzic, może to przynieść do 50% oszczędności kosztów materiału, przy zastosowaniu zaawansowanych metod projektowania sejsmicznego.

Odpowiednio przeanalizowane obciążenia hydrodynamiczne przyczyniają się do dodatkowych oszczędności materiałowych

Obciążenia hydrodynamiczne są powszechnie uważane za pseudo-statyczne i obliczane zgodnie z normą EN 1998-5, przy użyciu wzoru Westergaarda jako stałego obciążenia wodą, przez cały czas trwania trzęsienia ziemi. SENER wykorzystał MES i obliczeniową dynamikę płynów (CFD) do obliczenia wpływu obciążeń hydrodynamicznych na ścianę z grodzic podczas oddziaływania sejsmicznego, biorąc pod uwagę interakcje gleba-płyn w analizie dynamicznej. 

Zastosowanie tradycyjnego wzoru Westergaarda w normie EN 1998-5 odpowiada obciążeniom hydrodynamicznym uzyskanym przez CFD w określonym momencie podczas trzęsienia ziemi. Ponieważ jednak Westergaard uważa, że są to obciążenia stałe podczas całego trzęsienia ziemi, ewidentne jest przeszacowanie jego skutków. 

W obliczeniach MES przeprowadzonych za pomocą Plaxis 2D porównano wyniki uzyskane przy zastosowaniu tradycyjnego obciążenia Westergaarda z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu realistycznego obciążenia zmiennego zależnego od czasu (poprzez obciążenie dynamiczne lub przez dodane masy). Wyniki wykazały wzrost momentu zginającego o 24,5% (w odniesieniu do skutków czysto sejsmicznego działania), przy zastosowaniu tradycyjnego obciążenia Westergaarda, w porównaniu z 4% przy obciążeniu chwilowym. W tym studium przypadku uwzględnienie realistycznego obciążenia hydrodynamicznego przełożyło się na oszczędność kosztów materiału o 14%, biorąc pod uwagę odpowiednie profile grodzic.

Przewodnik - Konstrukcje z użyciem grodzic odporne na oddziaływania sejsmiczne: Korzyści ekonomiczne z zaawansowanych metod projektowania

Przewodnik przedstawia innowacyjne metody projektowania z wykorzystaniem rozwiązań w zakresie ścianek szczelnych dla ekstremalnie dynamicznych warunków obciążeń w portach, na śródlądowych drogach wodnych oraz w innych projektach infrastrukturalnych. 

W celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji lub pomocy przy dynamicznym projektowaniu grodzic z wykorzystaniem MES zapraszamy do kontaktu z firmą ArcelorMittal Sheet Piling.

Tekst:
ArcelorMittal Sheet Piling
Constructalia

Zdjęcia:
ArcelorMittal Sheet Piling

Chile - kraj, który doświadczył najsilniejszych trzęsień ziemi w historii - stanowi doskonały przykład. Podczas gdy jego betowe porty zostały poważnie uszkodzone, Port Mejillones, zbudowany w 2003 roku przy wykorzystaniu ściany kombinowanej HZ®/AZ® do budowy nadbrzeża oraz profili o prostych środnikach AS 500 w konstrukcji falochronu, nie uległ żadnym uszkodzeniom w trakcie wielu trzęsień ziemi, nawet o sile do 7,7 stopni. Jest to doskonały przykład skuteczności elastycznych konstrukcji z grodzic w ekstremalnych warunkach sejsmicznych. 

Niemniej jednak wśród niektórych projektantów nadal występuje pewna niechęć do stosowania grodzic w obszarach sejsmicznych. Ta obawa może wynikać z ich doświadczeń z konwencjonalnymi metodami projektowania, które nie sprzyjają elastycznym ściankom szczelnym w obszarach sejsmicznych. Te metody projektowania obejmują zwykle obliczenia pseudo-statyczne z wykorzystaniem teorii Mononobe-Okabe (1931).

Badania numeryczne i eksperymenty fizyczne (testy wirówkowe) wykazały, że te konwencjonalne metody projektowania zawyżają obciążenia działające na ściany oporowe, szczególnie w przypadku ścian elastycznych. Chociaż norma EN 1998-5 pozwala na zmniejszenie oddziaływania sejsmicznego w zależności od dopuszczalnych przemieszczeń (współczynnik redukcyjny „r”), dotyczy to tylko ścian grawitacyjnych, a nie ścian kotwionych, takich jak ściany z grodzic, pomimo ich naturalnej ciągliwości.

Obecnie skuteczne narzędzia projektowe wykorzystujące modelowanie elementów skończonych (MES) pozwalają na obliczenia dynamiczne, które mogą dokładnie przewidywać zachowanie ścian oporowych, poddawanych różnym obciążeniom sejsmicznym, w tym siłom wewnętrznym, odkształceniom, wzrostowi ciśnienia wody w porach i przewidywanym modelom zniszczenia.

Powiązane linki

Konstrukcje z użyciem grodzic odporne na oddziaływania sejsmiczne: Korzyści ekonomiczne z zaawansowanych metod projektowania (jęz. angielski)

Przy projektowaniu przegród zewnętrznych budynku z wykorzystaniem stali w centrum uwagi znajduje się zazwyczaj produkt końcowy, jakim jest pokrycie dachowe lub okładzina. Dzieje się tak ze względów estetycznych, jak i funkcjonalnych. Blachy profilowane o różnych kształtach, płyty warstwowe z powłoką stalową o różnym wykończeniu powierzchni, architektoniczne systemy sidingowe lub rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb mają na celu zapewnienie ostatecznej estetyki naszych budynków. Wybór produktów elewacyjnych i dachowych wiąże się jednak z wyborem samego materiału, który jest często określany na etapie projektowania. Stal powlekana to opcja wyboru.

Stale powlekane: nieskończone możliwości estetyczne w połączeniu z trwałymi i zrównoważonymi właściwościami

Stal powlekana to materiał, który nie tylko spełnia szeroki zakres wymagań technicznych, ale oferuje również nieskończoną liczbę odcieni kolorów, różne faktury wykończenia powierzchni i efekty nadruku, zapewniając tym samym nieskończone możliwości estetyczne.

Wizualne walory organicznie powlekanej stali idą w parze z właściwościami funkcjonalnymi powłok i stalowych podłoży. Bardzo dobra odporność na korozję i promieniowanie UV, stabilność koloru w celu maksymalizacji trwałości, odporność na zarysowania i ścieranie w fazie produkcji, montażu i użytkowania, elastyczność w trakcie formowania czy optymalizacja niskiej emisji dwutlenku węgla na m² to tylko kilka cech materiału, z którego wykonana jest zdecydowana większość produktów elewacyjnych i dachowych. Są to kluczowe kryteria, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze odpowiedniej stali na produkt elewacyjny lub dachowy, z uwzględnieniem warunków środowiskowych, w jakich będzie on użytkowany.

Materiał wyboru: oferta organicznie powlekanych stali Granite® firmy ArcelorMittal

Firma ArcelorMittal Europe - Flat Products, dzięki opracowanej na potrzeby rynku budowlanego gamie organicznie powlekanych stali Granite®, oferuje gatunki stali z powłokami o grubości od 25 do 70-75 μm na podłożach ze stali ocynkowanej lub stopu ZnAlMg. Stale te gwarantują trwałość i odporność na korozję w środowiskach do kategorii RC5+ i RUV5, zgodnie z klasyfikacją zawartą w nowo znowelizowanej normie EN10169. Wybór powłoki, zapewniającej długotrwałe rozwiązanie, zależy od warunków środowiskowych, na jakie będzie narażony produkt.

Granite® pod względem estetycznym nie pozostawia żadnych niespełnionych życzeń: oprócz nieskończonej palety kolorów jednolitych, metalicznych i perłowych, stal ta dostępna jest w różnych fakturach powierzchni, w tym gładkiej, ziarnistej, tłoczonej, teksturowanej czy z efektem skórki pomarańczowej, oraz w różnych wykończeniach, od matowego do wysokiego i metalicznego połysku.

Główną zaletą stali powlekanej organicznie, oprócz licznych czynników ekonomicznych i tych związanych ze zrównoważonym rozwojem, jest jej stała jakość. Grubość powłoki, dopasowanie kolorów i wygląd powierzchni są powtarzalne w wąskich granicach tolerancji w poszczególnych partiach.

Odpowiedzialny wybór

Stal powlekana Granite® należy do gamy rozwiązań budowlanych firmy ArcelorMittal z organicznie powlekanej stali i jako taka jest wolna od metali ciężkich i chromianów. Firma ArcelorMittal, dzięki tej gamie wyrobów, oferuje odpowiedzialną opcję - zrównoważoną korzyść dla Państwa projektów.

Zrównoważony rozwój: bardziej ekologiczna stal dzięki „XCarb® recykling i zasoby odnawialne”

Uczynienie wyrobów stalowych bardziej zrównoważonymi jest jednym z głównych celów firmy ArcelorMittal, a dekarbonizacja stanowi istotny element tego procesu. Celem XCarb®, globalnego programu innowacji w dziedzinie produkcji stali, jest osiągnięcie do 2050 roku stali neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla.

W 2023 roku firma ArcelorMittal Europe - Flat Products zaoferuje organicznie powlekane gatunki stali z oznaczeniem "XCarb® recykling i zasoby odnawialne", co oznacza, że będą one produkowane ze stali pochodzącej z recyklingu w elektrycznym piecu łukowym, przy wykorzystaniu w 100% odnawialnej energii elektrycznej. Będzie to prawdziwy przełom w redukcji emisji CO₂ na m² organicznie powlekanej stali dla rynku budowlanego.

Dla asortymentu wyrobów Granite® i Estetic® zostanie opracowana nowa deklaracja środowiskowa (EPD), w której ArcelorMittal Europe - Flat Products przedstawi obszerne informacje na temat wpływu tych organicznie powlekanych gatunków stali na środowisko naturalne.

Wybór właściwej stali powlekanej organicznie w celu zmaksymalizowania ochrony i trwałości

Wyroby z powłokami organicznymi mogą posiadać wiele różnych cech, co tłumaczy różnorodność rozwiązań proponowanych przez firmę ArcelorMittal. Dlatego tak istotne jest uprzednie precyzyjne określenie specyfikacji, tak by możliwe było znalezienie optymalnego rozwiązania pod względem technicznym i ekonomicznym.

Norma EN 10169, określająca odpowiednie kryteria techniczne i eksploatacyjne dla płaskich wyrobów stalowych z ciągłą powłoką organiczną (coil coated), definiuje kategorie odporności na korozję od RC2 do RC5+ (w nowo opublikowanej wersji).  Organicznie powlekana stal Granite® firmy ArcelorMittal to bezpieczne rozwiązanie dla wszystkich tych środowisk, gwarantujące odpowiednie właściwości użytkowe, bez utraty estetycznej swobody.

Środowisko przybrzeżne i przemysłowe o wysokim stopniu zanieczyszczenia (RC5/RC5+)

Nowy budynek firmy ArcelorMittal przeznaczony na potrzeby digitalizacji przemysłowej (INDI) znajduje się na terenie zakładów ArcelorMittal Gent, w pobliżu przemysłowego otoczenia huty i morza. Do wykonania elewacji wybrano najnowszą organicznie powlekaną stal z tej rodziny wyrobów - Granite® HDXtreme, która dzięki swojej powłoce oferuje najlepszą w swojej klasie odporność na korozję.

Środowisko morskie i przemysłowe (RC4)

Ze względu na środowisko morskie w Tulonie we Francji, pierwotna cynkowa powłoka zewnętrzna spalarni odpadów i zakładu energetycznego Sittomat szybko się zestarzała, stwarzając potrzebę renowacji pokrycia dachowego i elewacji. Stal Granite® HDS, dzięki swojej dwustronnej 35-mikronowej powłoce organicznej, okazała się idealnym rozwiązaniem dla tego położonego blisko morza obiektu przemysłowego.

Środowisko wiejskie, miejskie i te pomiędzy (RC3)

System powlekania stali Granite® HDX o grubości 55µm zapewnia niezbędną estetykę, trwałość i ochronę perforowanych elementów fasady budynku Uniwersytetu Stoas Vilentum w Holandii. Granite® HDX, choć nie był to początkowo materiał wybrany do tego projektu, okazał się rozwiązaniem bardziej zrównoważonym. Szczególny problem stanowiły perforacje. Aby z biegiem czasu nie naruszyć integralności podłoża, zespół badawczo-rozwojowy firmy ArcelorMittal dokonał kalkulacji różnych opcji. Wybrano podłoże cynkowe o gramaturze 350 g/m² (Z350), które przez wiele dziesięcioleci będzie zapobiegać korozji ciętych krawędzi.

Estetyczne wtopienie się w otaczający krajobraz, a jednocześnie zapewnienie realnego rozwiązania w zakresie odporności konstrukcji na trzęsienia ziemi to powody, dla których Granite® Deep Mat został użyty do wykonania płyt warstwowych tworzących fasadę centrum winiarskiego Bottovini w północnowłoskim regionie Piemonte. Piękno tkwi w szczegółach: teksturowana powłoka powierzchni wzmacnia wrażenie naturalności.

Oprócz trwałości, wymagania dotyczące materiału, z którego ma być wykonana powłoka stadionu w Tychach, obejmowały lekkość i dobrą formowalność. Rozwiązanie? Materiał Granite® HD firmy ArcelorMittal, charakteryzujący się doskonałą odpornością na czynniki atmosferyczne, ponieważ po obu stronach pokryty jest powłoką poliestrową o grubości 25 μm.

Powiązane linki