Rodzaje stali konstrukcyjnych – czym się różnią S235, S355 oraz inne gatunki?

Stal konstrukcyjna jest nieodłącznym elementem wielu dziedzin przemysłu budowlanego, od dużych obiektów infrastrukturalnych po mniejsze obiekty przemysłowe. Hale namiotowe nie są wyjątkiem. Można śmiało stwierdzić, że w tym przypadku znaczenie stali jest jeszcze większe.

Wśród różnorodności dostępnych gatunków stali konstrukcyjnych, S235 i S355 wyłaniają się jako jedne z najpopularniejszych. Zrozumienie różnic między nimi jest kluczowe dla właściwego zaprojektowania i budowy konstrukcji (w przypadku wykonawcy) oraz dostrzeżenia zalet danych rozwiązań (dla inwestora).

Dlatego w tym artykule przyjrzymy się głównym rodzajom stali konstrukcyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem różnic między popularnymi gatunkami, takimi jak S235 i S355, oraz ich zastosowaniem w kontekście hal namiotowych.

Stal S235 to rodzaj stali konstrukcyjnej, która głównie składa się z żelaza, ale zawiera również dodatkowe składniki stopowe. Jej typowy skład chemiczny obejmuje węgiel, który jest jednym z głównych składników stali, wpływając na jej twardość i wytrzymałość; w przypadku stali S235, zawartość węgla zazwyczaj mieści się w zakresie od 0,17% do 0,20%.

Dodatkowo, mangan, który jest często dodawany do stali w celu poprawy jej właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość, występuje w stali S235 zwykle na poziomie około 1,40%. W poprawie wytrzymałości stali i jej odporności na korozję dużą rolę odgrywa krzem, przy typowej zawartości w stali S235 wynoszącej około 0,35%. Oprócz tych głównych składników stal S235 może zawierać niewielkie ilości innych pierwiastków, takich jak fosfor, siarka i inne zanieczyszczenia, które są kontrolowane podczas procesu produkcji.

Właściwości stali S235

Stal konstrukcyjna klasy S235 charakteryzuje się szeregiem właściwości fizycznych, które nadają się do wielu zastosowań budowlanych. Ma umiarkowaną lub wysoką wytrzymałość na rozciąganie, co sprawia, że jest odpowiednia do konstrukcji, które wymagają nośności przy niewielkich obciążeniach.

Jej granica plastyczności wynosi minimum 235 MPa, co oznacza, że materiał ten może ulec pewnej deformacji plastycznej bez trwałego uszkodzenia podczas obciążenia. Stal S235 cechuje się również dobrą wartością udarności nawet w niższych temperaturach, co czyni ją odpowiednią do zastosowań w warunkach zmieniających się temperatur. Jej gęstość wynosi około 7,85 g/cm³, co jest typową wartością dla stali konstrukcyjnych.

Dodatkowo stal S235 jest łatwa w spawaniu, co czyni ją atrakcyjnym materiałem do konstrukcji, gdzie wymagane są spawane połączenia. Choć nie jest nierdzewna, może być chroniona przed korozją poprzez odpowiednie malowanie lub zastosowanie warstw ochronnych. Zrozumienie tych właściwości fizycznych jest kluczowe podczas projektowania i budowy konstrukcji, aby zapewnić ich odpowiednią wytrzymałość i trwałość.

Zalety stali S235

Wysoka wytrzymałość stali S235 na rozciąganie sprawia, że jest solidnym i stabilnym materiałem, nadającym się do różnorodnych zastosowań budowlanych. Dodatkowo łatwość obróbki umożliwia dostosowanie jej do różnych kształtów i wymiarów konstrukcji, a także ułatwia proces montażu.

Jej wszechstronność pozwala na stosowanie jej w różnorodnych typach konstrukcji, od budynków mieszkalnych po infrastrukturę przemysłową. Ponadto relatywnie niska cena sprawia, że jest ona ekonomicznym wyborem dla wielu projektów budowlanych.

Te cechy sprawiają, że stal S235 jest często preferowanym materiałem konstrukcyjnym, zapewniającym nie tylko solidność i trwałość, ale także efektywność kosztową i łatwość w montażu.

Stal S235 i stal S235JR są podobnymi gatunkami stali konstrukcyjnej, jednak różnią się nieznacznie ze względu na normy techniczne i przepisy dotyczące ich produkcji.

Stal S235 jest zgodna z europejską normą EN 10025, podczas gdy stal S235JR to wariant tej normy, oznaczony dodatkowo jako „JR”. Ta litera oznacza, że stal S235JR jest przeznaczona do normalizacji, procesu termicznego, który nadaje stali określone właściwości mechaniczne.

Istnieją także subtelne różnice w aspektach technicznych. Niektóre specyfikacje techniczne mogą wymagać, aby stal S235JR miała lepsze parametry spawalnicze niż stal S235. Ponadto stal S235JR może być bardziej precyzyjnie wykonana pod względem wymiarów i tolerancji niż stal S235, co jest spowodowane bardziej rygorystycznymi kontrolami jakości.

Jak podkreślają specjaliści, pomimo tych różnic w praktyce wybór między stalą S235 a stalą S235JR może zależeć głównie od konkretnych wymagań projektowych i dostępności na rynku. Oba gatunki stali są powszechnie stosowane w konstrukcjach budowlanych i posiadają podobne właściwości mechaniczne oraz zastosowania.

Stal S355 to rodzaj stali konstrukcyjnej, która składa się głównie z żelaza, ale również zawiera dodatkowe składniki stopowe, które nadają jej specyficzne właściwości. Typowy skład chemiczny stali S355 obejmuje:

• Węgiel – stanowi istotny składnik stali, wpływając na jej twardość i wytrzymałość. W stali S355 zawartość węgla wynosi zazwyczaj od 0,20% do 0,25%.
• Mangan – dodawany głównie jako stabilizator ziarna, mangan poprawia właściwości mechaniczne stali. Zawartość manganu w stali S355 wynosi zazwyczaj od 1,60% do 1,80%.
• Krzem – jest dodawany w celu poprawy wytrzymałości i odporności na korozję. Zawartość krzemu w stali S355 wynosi zazwyczaj do 0,55%.

Dodatkowo stal S355 może zawierać niewielkie ilości fosforu lub siarki.

Właściwości

Stal S355, będąca popularnym gatunkiem stali konstrukcyjnej, charakteryzuje się specyficznymi właściwościami, które czynią ją odpowiednią do wielu zastosowań w budownictwie. 

Oprócz wyższej wytrzymałości na rozciąganie w porównaniu do stali S235, stal S355 wykazuje granicę plastyczności wynoszącą minimum 355 MPa, co przekłada się na lepszą odporność na pękanie i większe bezpieczeństwo konstrukcji. 

Dodatkowo zachowuje swoje właściwości mechaniczne nawet w ekstremalnych warunkach temperaturowych, co czyni ją odpowiednią do zastosowań w budownictwie na obszarach o trudnych warunkach klimatycznych. Stal S355 cechuje się także dobrymi właściwościami spawalniczymi oraz uniwersalnością. Gęstość stali S355 wynosi około 7,85 g/cm³, a jej moduł Younga około 210 GPa, co stanowi istotne informacje podczas projektowania konstrukcji.

Ponadto ma ona współczynnik rozszerzalności cieplnej wynoszący około 12 x 10^-6 m/(m·K) oraz przewodność cieplną na poziomie około 50 W/(m·K). Warto także zauważyć, że twardość stali S355 jest odpowiednio dostosowywana w procesie obróbki cieplnej, a jej odporność na korozję może być zwiększona poprzez odpowiednie zabezpieczenia powierzchniowe. Więcej na temat zabezpieczeń antykorozyjnych napisaliśmy w dedykowanym artykule: https://www.grupalukasiuk.pl/baza-wiedzy/zabezpieczenia-antykorozyjne-hal/ 

Zalety stali S355

Stal S355 charakteryzuje się wyższą granicą plastyczności (minimum 355 MPa) w porównaniu do stali S235 (minimum 235 MPa), co oznacza większą odporność na pękanie i większe bezpieczeństwo konstrukcji. Dodatkowo zachowuje swoje właściwości mechaniczne nawet w ekstremalnych warunkach temperaturowych, co sprawia, że jest bardziej wszechstronna w zastosowaniach budowlanych.

Dzięki wyższej wytrzymałości i granicy plastyczności stal S355 może być stosowana w różnorodnych konstrukcjach, a jej lepsze właściwości spawalnicze i łatwość w obróbce ułatwiają montaż i dostosowanie do różnych kształtów. To sprawia, że jest często preferowanym wyborem tam, gdzie potrzebna jest większa wytrzymałość i trwałość konstrukcji.

Oprócz popularnych stali konstrukcyjnych oznaczonych jako S235 i S355 (popularne są również S700, S460 i S275), istnieje szereg innych gatunków stali konstrukcyjnych stosowanych w budownictwie, które posiadają różnorodne właściwości i są dostosowane do konkretnych zastosowań. Oto kilka z nich:

• Stal stopowa – oznaczenia stali konstrukcyjnej stopowej mogą zawierać symbole literowe i numeryczne, takie jak np. 42CrMo4. Stopy stali, które mogą zawierać różne dodatki, takie jak chrom, molibden, nikiel itp., są stosowane, aby poprawić określone właściwości stali, jak odporność na korozję, twardość, wytrzymałość na wysoką temperaturę itp.
• Stal nierdzewna – oznaczenia stali nierdzewnej obejmują różne serie, takie jak np. serii 300 (np. 304, 316). Stal nierdzewna zawiera chrom, co zapewnia odporność na korozję. Jest szeroko stosowana w budownictwie, szczególnie tam, gdzie istnieje ryzyko wystąpienia korozji, jak w przypadku konstrukcji zewnętrznych, elementów mostowych itp.
• Stal aramidowa (AR) – stal aramidowa jest oznaczana jako ARxxx. Charakteryzuje się bardzo wysoką wytrzymałością na rozciąganie i jest stosowana głównie w konstrukcjach narażonych na duże obciążenia dynamiczne, takich jak mosty wiszące.
• Stal zbrojeniowa – oznaczenia stali zbrojeniowej mogą obejmować symbole literowe i numeryczne, takie jak np. B500B. Jest to stal o wysokiej wytrzymałości, stosowana w wzmocnieniach betonu w konstrukcjach budowlanych, takich jak fundamenty, słupy, belki itp.
• Stal ocynkowana – stal ocynkowana jest oznaczana jako np. DX51D, gdzie litera „D” oznacza powłokę cynku. Jest pokryta warstwą cynku, co zapewnia ochronę przed korozją. Jest często stosowana w konstrukcjach zewnętrznych, ogrodzeniach, balustradach, itp.

Podsumowując, stal odgrywa niezwykle istotną rolę w wielu dziedzinach, zwłaszcza w budownictwie. Szczególnie wyraźnie to widać w przypadku hal namiotowych, dla których konstrukcja stalowa stanowi podstawowy szkielet. Jakość stali odgrywa tutaj ogromną rolę.

W miarę rozwoju technologicznego i wzrastających oczekiwań co do trwałości, wytrzymałości i ekologiczności konstrukcji, znaczenie stali jako materiału konstrukcyjnego nie maleje, a wręcz przeciwnie, staje się coraz bardziej wszechstronne i innowacyjne.