Nieuwe constructieve toepassingen van roestvast staal

Een nieuw door Centro lnox (Italiaans genootschap ter ontwikkeling van roestvast staal) gedurende de afgelopen 5 tot 6 jaar ontwikkeld concept is het beschouwen van dit materiaal als constructie-element voor bepaalde toepassingen. Het is hierbij de bedoeling om de typische staaleigenschappen te combineren met die eigenschappen die samenhangen met edeler legeringen.

Artikel gepubliceerd in Roestvast Staal nummer 6 1994.

Inleiding

Centro Inox is een non-profit organisatie, die zich sedert 1962 in Italië bezighoudt met de ontwikkeling en bevordering van roestvast staal in al zijn geledingen. Bedrijven die lid zijn, zijn:

Acciaierie di Bolzano
Acciaierie Valbruna
Cogne
Dalmine
Federacciai
I.L.T.A.
Ilva-Laminati Piaini Speciali
Inco Europe
Marcegaglia - Divisione Inox
Nickel Development Institute
Rodinox
Trafilerie Bedini

Momenteel heeft Italië de tweede plaats in Europa bereikt voor schijnbaar verbruik in 1992 van 11,5 kg roestvast staal per persoon. Gedurende enkele jaren heeft Centro Inox een nieuw concept voor roestvast staal geïntroduceerd, namelijk door het te beschouwen als een waar 'constructie'materiaal. De reden hiervan is dat contacten, voortkomend uit de adviesactiviteiten van Centro Inox, hebben aangetoond dat er een groeiende behoefte bestaat bij gebruikers om in sommige gebieden roestvast staal toe te passen niet uitsluitend als bekleding van een constructie die is opgetrokken van andere materialen, maar ook als materiaal dat de dragende constructie vormt. In de meeste gevallen wordt roestvast staal echter gezien als bekledingsmateriaal, met name in de bouwwereld, waar de dragende functie wordt toegekend aan typische materialen zoals koolstofstaal en beton. De opmerkelijke groei van roestvast staal in veel applicatieve sectoren van de afgelopen paar jaar heeft gebruikers ertoe gebracht om het gedrag van dit materiaal over een bepaalde periode te vergelijken met andere, minder edele materialen. Daaruit voortvloeiend is geopperd, dat voor sommige toepassingen de afwezigheid van toekomstig onderhoud (schoonmaken, schilderen, vervanging enz.) opweegt tegen de hoge beginkosten van dit materiaal. Voorliggend artikel geeft enkele kenmerkende voorbeelden van het toegenomen gebruik van dunne roestvaststaalplaat, staf, secties en buis voor typisch constructief gebruik, vooral in de bouw en in de infrastructuursector.

Promotiecampagne

De promotiecampagne die is ontwikkeld en wordt begeleid door Centro Inox biedt de volgende diensten:

technische ondersteuning met gerichte cursussen
instelling van hoc standaardisatiecommissies
publikaties in gespecialiseerde technische vakbladen
toepasbaarheidsstudie van de 'Life Cycle Cost' formule.

Voor zover het de gevarieerdheid van roestvast staal aangaat, wordt het gebruik van het traditionele austenitisch roestvast staal (AISI 304, 316, 304L, 316L) bevorderd. Aan de andere kant wordt ook een 'arm' ferritisch roestvast-staaltype aangeprezen dat een laag chroomgehalte heeft, geen nikkel bevat en dat kan worden geschilderd. De resultaten die in een bestek van enkele jaren zijn bereikt, vooral in de bouwsector, zijn in de vorm van statistische gegevens en afbeeldingen in het navolgende te zien.

Constructiestaal in de bouw

Het gebruik van constructiekoolstofstaal in de bouwsector heeft in Italië een neergang ondergaan, vooral gedurende de laatste drie jaar. Dit is niet alleen het gevolg van de overheersende rol van beton in Italië in vrijwel elk type gebouw, maar ook van de drastische afname van investeringen in gebouwen. Afbeelding 1 toont de marktaandelen voor ter plekke gestort gewapend beton, voorgestort gewapend beton en constructiestaal. Voor nadere details over investeringen zij verwezen naar het overzicht dat te zien is op afbeelding 2. Dit overzicht toont een opmerkelijke daling sinds 1990. Deze dalende trend heeft verschillende oorzaken, waaronder stilstand, crisis in publieke aanbestedingen, zware belastingheffingen voor investeerders in onroerend goed enzovoort. In deze situatie, waarin samenwerkende oorzaken de natuurlijke ontwikkeling van ongelegeerd constructiestaal in de bouwsector beperken, ontpopt roestvast staal zich als een bevredigende nieuwkomer in de vorm van een constructie-element. Ondanks de drastische reductie van de investeringen in de constructie van nieuwe gebouwen, maken de bedrijven die nieuwe gebouwen moeten construeren en oude gebouwen moeten restaureren of vernieuwen steeds meer gebruik van constructie-elementen van roestvast staal, zij het voor bepaalde kritische delen. Als we kijken naar afbeelding 3 dan zien we het gebruik van roestvast staal in deze sector de laatste 5 tot 6 jaar een opmerkelijke stijging vertonen. Deze hoeveelheid is overduidelijk klein, indien vergeleken met gewoon staal, maar, niettemin significant, omdat roestvast staal wordt gebruikt om tegemoet te komen aan de eisen van enkele belangrijke onderdelen van de gehele structuur, bijvoorbeeld weinig onderhoud, corrosieweerstand, mechanische eigenschappen en hoog veiligheidsniveau. Er zijn enkele significante voorbeelden gekozen waaruit roestvast staal naar voren komt als een materiaal dat als beste tegemoetkomt aan alle constructieve eisen.

Afbeelding 1. Marktaandeel in de bouwsector van ter plaatse gestort gewapend beton, voorgestort gewapend beton en ongelegeerd constructiestaal in Italië.

Afbeelding 2. Investeringen in de Italiaanse bouwsector. jaarlijkse procentuele variaties.

Afbeelding 3. Kwalitatieve trend in het gebruik van roestvast-constructiestaal in sommige typische bouwsectoren in Italië.

Raamkozijnen

Hier is een voorbeeld van raamkozijnen, gemaakt van AIS! 304L voor de Rozanno-toren in de buurt van Milaan, met een bevredigend constructief en esthetisch resultaat. De toren is 190 m hoog en is gebouwd in opdracht van het Ministerie van Post en Telecommunicatie (afbeelding 4). Binnen bevindt zich apparatuur voor het uitzenden en verwerken van gegevens. De modulen die de raamwerken voor de beglazing vormen, zijn gemaakt van roestvast staal (afbeelding 5). Er is meer dan 35 ton roestvast-staalplaat en 9 ton gelaste buis van uiteenlopende wanddikte verwerkt. Afbeelding 6 toont een detail van een kozijnsectie. Evenwijdig met de kolommen van beglaasde modulen, strekken zich drie halfcirkelvormige banen, gemaakt van AISI 304, uit van de bodem van de toren tot aan de top (afbeelding 7). Leuningen van borstweringen en fittingen enz., binnen, zijn eveneens gemaakt van AISI 304.

Afbeelding 4 +5. Zicht op de toren te Rozanno, bij Milaan en modulen met roestvast stalen frames (SCM-Villasanta-Milaan).

Afbeelding 6 + 7. Detail van de framesectie en verticale stroken, gemaakt van AISI 304 (SCM-Villasanta-Milaan).

Verankeringssystemen

Een volgend voorbeeld is het gebruik van roestvast stalen verankeringssystemen voor gevels. Afbeelding 8 toont een bankgebouw (Credito Industriale Sardo, Cagliari) dat is ontworpen door de architect Renzo Piano. De façaden zijn uitgevoerd met marmeren rasters en marmeren platen. Alle ondersteunings-en verankeringselementen van deze continue façaden zijn gemaakt van AISI 304 (afbeelding 9), te weten profielen (40 x 22 x 2,5 mm), staf (diameter 6 mm), haken (400 x 20 x 2 mm), L-vormige plaat (60 x 40 x 5 mm) en bouten en moeren met uiteenlopende afmetingen. Er is 25 ton roestvast staal gebruikt voor de 6000 m2 grote, geventileerde en geïsoleerde gevel.

Afbeelding 8 + 9 Zicht op de Credito Industriale Sardo Bank te Cagliari met een nadere blik op de roestvast stalen ondersteuningselementen (GL Locate/li-Turate-Como).

Op afbeelding 10 is een recentelijk in Milaan gebouwd administratiecentrum te zien (Procaccini Centrum). De doorlopende gevels van de gebouwen worden geventileerd en zijn vervaardigd van glas en marmer. De ondersteunende vakwerkconstructie van de marmeren dekplaten is gemaakt van roestvast-staalprofielen met haken (28 x 12 x 2,5 mm) van verschillende lengten en afstanden alnaargelang de raamgrootte en van L-vormige profielen (50 x 40 x 3 mm) die haaks op de eerder genoemde profielen zijn geschroefd (afbeelding 11). De ventilatieruimte is ongeveer 45 mm breed en is geborgd met n-vormige platen, die zijn gemaakt van AISI 304, en die zijn verankerd aan de ruwe gevelwand. Er is in totaal meer dan 35 ton roestvast staal verwerkt.

Afbeelding 10 + 11. Zicht op een gebouw van het 'Procaccini Centrum' te Milaan met marmeren gevel en een detail van een AISI 304 profiel met haken. (GL Locate/li-Turate-Como).

Om de ontwikkeling van al deze verankeringssystemen in Italië te bevorderen, heeft Centro Inox erop aangedrongen om een speciale normalisatiecommissie te vormen binnen de UNI (Italiaanse Normalisatie Organisatie) die binnen enkele maanden de UNI 9811-norm heeft geproduceerd.

Restauratie

Het laatste voorbeeld, waard om te vermelden, is het gebruik van roestvast stalen staven met verbeterde hechting voor restauratiewerk. Afbeelding 12 toont de ongetwijfeld significantste en recentelijk gereedgekomen toepassing op dit gebied. Het is een oude Alpine Brug die is ontworpen door Pallaclio in 1570 en is gebouwd in Bassano del Grappa (Vicenza). De brug is in 1948 al eens herbouwd van hout, maar de houten pijlers die in de rivierbedding zijn geheid, zijn geërodeerd door gesuspendeerd zand dat door de waterstroom wordt meegesleurd. De algehele restauratie van de brug nam een aanvang in 1989 en nam twee jaar in beslag. De houten pijlers in de rivierbedding zijn vervangen door stalen kolommen, ingebed in stalen buizen. Er zijn vier paar nieuwe pijlers gebruikt voor elk van de vier bruggehoofden van de brug. In het diepste deel van de rivierbedding zijn koolstofstalen buizen geplaatst en in het ondiepste gedeelte AISI 316-buizen met een diameter van 580 mm en een wanddikte van 5 mm. Voor de gehele lengte van de buizen is gebruik gemaakt van kooien, gemaakt van AISI 316 staf. Er zijn dubbele kooien toegepast (afbeelding 13). De binnenkooi vormt de hoofversteviging van de pijler (20 mm staf), terwijl de buitenkooi de bedekkende versterking vormt (6 mm staf).

Afbeelding 12. Zicht op de oude Alpine Bridge te Bassana del Grappa, Vicenza tijdens restauratie.

Afbeelding 13. Kooien gemaakt van AISI 316 staf met verbeterde hechting voor de fundatiepijlers (Acciaierie Valbruna Vicenza).

Na het storten van het beton (afbeelding 14) is het bovenste gedeelte van de kooi bekleed met twee halfcilindrische schalen die eveneens zijn gemaakt van AISI 316. In totaal is er bijna 14 ton staf met verhoogde hechting (geproduceerd door Acciaierie Valbruna) en 5 ton roestvast-staal.plaat geleverd.

Afbeelding 14. Zicht op het uiteinde van een van de fundatiepijlers na het storten van het beton. Op de voorgrond zijn de staven met verbeterde hechting zichtbaar (Acciaierie Valbruna-Vicenza).