Okosnica izgrađenog svijeta: rad s proizvođačima čelika, od proizvodnje do modela

• Čelik se proizvodi nizom mehaničkih operacija, uključujući valjaonice, CNC rezanje i robotske manipulacije određene algoritmom.
• Čelik je poznat po svojoj prilagodljivosti i snazi te nadoknađuje dio svoje energetske intenzivnosti tako što se może neograničeno reciklirati.
• Da biste odabrali pravu tvrtku za proizvodnju čelika, potražite organizacije koje su vješte u automatizaciji i digitalnom modeliranju; koje mogu brzo ulagati u novo osoblje, infrastrukturu i tehnike izrade; i sposobne su raditi u traženim rokovima i opsegu posla.
• Najbolji načini za poboljšanje suradnje s proizvođačima čelika su pozvati ih u proces projektiranja što je prije moguće, vjerno koristiti industrijske standarde i primijeniti recenzije nakon projekta.

Upravo je čelik, „naslagan do neba” na obali jezera Michigan, signalizirao nadolazeću istaknutost nebodera, koji će definirati gradove 20. stoljeća i šire. Čelični neboderi u Chicago's Loopu bili su među prvima koji su koristili skeletnu strukturu izgrađenu od pažljivo sastavljenog i konstruiranog čelika i ukrašenu raskošnom terakotom, ciglom ili drugim zidovima.

Mogućnosti fasade bile su beskrajne sada kada su ti strukturni sustavi bili potpuno neovisni o svom vanjskom izgledu. Ali trijumfi nebodera s kraja 19. stoljeća kao što su Burnham and Root's Reliance Building i Holabird i Roche's Tacoma Building ustupili su mjesto sustavima sve složenijih čeličnih konstrukcija, kao i dekorativnim čeličnim fasadama koje su podvizi „divlje sofisticiranosti” i formalnog izražaja.

Čelik je jedan od najsveobuhvatnijih strukturnih sustava, koji se koristi u mnogim velikim poslovnim, institucionalnim, industrijskim, javnim i stambenim zgradama. Posebno je koristan za sportske stadione, tvornice, velike poljoprivredne zgrade i skladišta - bilo koju vrstu građevine koja zahtijeva robusnu, izdržljivu konstrukciju na velikoj kvadraturi. S obzirom na raznolikost upotrebe, proizvođači čelika imaju važnu ulogu u oblikovanju čeličnih konstrukcijskih elemenata mnogo prije nego što stignu na gradilište.

Kako se proizvodi čelik

Nakon lijevanja iz sirovina, duljine čelika stižu u pogone za proizvodnju čelika u dugim, polugotovim oblicima za lijevanje. Kalupi za grede imaju oblik pseće kosti, pomalo poput tipične I-grede. Gredice (billets i blooms) su kvadratnog i pravokutnog presjeka, a ploče su puno tanjeg pravokutnog presjeka.

Iz tih oblika, ploče se ponovno zagrijavaju kako bi postale savitljivije i šalju se u prvi korak rafiniranja čelika: valjaonice. Ovo je obično proces u više koraka koji dodatno poboljšava njihov oblik. Početna obrada, nazvana mlin za razbijanje, preša svaki komad čelika u aproksimaciju njegovog konačnog oblika. Posljednji korak, mlin za završnu obradu, dorađuje detalje.

Konstrukcijske grede od čelika obično se nazivaju po obliku poprečnog presjeka, koji definira njihovu upotrebu i namjenu. Sa svojim kultnim profilom, I-greda se koristi vodoravno i okomito zbog svoje otpornosti na bočne sile. Grede kanalice, sa svojim širokim kanalom u obliku slova U, često se koriste za okvire prozora i vrata gdje zahvaćaju susjedni zid i predstavljaju ravnu površinu za montažu vrata ili prozora. Cijevi sa kružnim presjekom koriste se na poslovima kojima su potrebni elementi konstrukcije gdje postoji torzija.

Nakon što su čelične grede izrezane na duljinu i ohlađene, mogu se dodatno usavršavati kroz rezanje, spaljivanje, oblikovanje, strojnu obradu, zavarivanje i mehaničke veze. Obrada odstranjuje materijale tokarilom ili bušilicom dok se ne postigne željeni oblik. Za tanje presjeke materijala, alati za rezanje (laseri, plazma baklje ili mlaznice vode pod visokim pritiskom) mogu stvoriti vrlo složene oblike. Ovi stolovi za rezanje često su upravljani CNC-om i zagrijavaju metal do točke taljenja od više od 2500 stupnjeva Fahrenheita. Čelični elementi mogu se zavariti zajedno ili spojiti vijcima, zakovicama ili drugim metodama.

Delikatno zakrivljene čelične komponente, poput onih na pročeljima suvremenih zgrada, često zahtijevaju dodatne korake, kao i komplicirane algoritme za njihovo organiziranje poput dijelova slagalice na zgradu. Napredni proizvođač čelika Zahner koristi niz metoda za oblikovanje tankih metalnih ploča u lučne, hiperboličke geometrije, rastezanje čelika do gotovo biomorfne granice, koje slavno koriste arhitekti poput Franka Gehryja. Zahner eksperimentira s novim metodama koje su učinkovitije, jeftinije i zahtijevaju manje ulaganja unaprijed u kalupe i preše.

Tvrtka je uvela hibridnu metodu "English Wheel" za dvostruke zakrivljenosti, ažurirajući alat za izradu metala koji postoji više od 100 godina. Engleski kotač je jednostavan čelični nosač koji drži dva kotača za oblikovanje, koji silom savijaju ravnu metalnu ploču gore ili dolje. Ali u Zahneru, robotska ruka zauzima mjesto radnika iz prethodnog doba, koristeći strojno učenje za dekodiranje putanje kretanja potrebnog da se čelik iskrivi u željenu zakrivljenost.

Prednosti proizvodnje čelika

Visok omjer čvrstoće i težine i elastičnost čelika čine ga popularnim kao građevinski materijal. Povijesno gledano, čelik je bio preteča arhitektonske prefabrikacije; imajući u vidu različite mogućnosti spojeva on silazi s montažne trake spreman za postavljanje na svoje mjesto. Te iste kvalitete čine ga idealnim za potpune modularne ili prefabricirane projekte, budući da zavari i vijci rade mnogo učinkovitije na licu mjesta od izlijevanja betona i obrade drva.

Proizvodnja čelika može biti energetski intenzivan proces, ali čelik također ima nekoliko značajki koje ublažavaju njegov klimatski utjecaj. Čelik je izuzetno izdržljiv materijal koji je otporan na elemente (vjetar, kiša, sol); otporan na plijesan i gljivice; i nema štetočina. Što je najvažnije, čelik se može reciklirati: trpi minimalnu degradaciju kada se ponovno koristi, što ograničava nove rudarske operacije. Čak i prethodno neupotrebljivi nusproizvodi čelika poput troske (nečistoće izvučene iz rastaljenog čelika tijekom proizvodnje) pronalaze svoj put na gradilištima. Troska cement, na primjer, melje komadiće troske u fini prah koji može zamijeniti dio portland cementa.

Kako pronaći pravu tvrtku za proizvodnju čelika

Većina tvrtki za proizvodnju čelika specijalizirana je za određene proizvodne sektore (automobilska, industrijska ili arhitektonska), stoga je korisno pronaći stručnjaka za građevinarstvo. Uvjerite se da proizvođač čelika ima kapacitet za proizvodnju komponenti koje su vam potrebne, od osnovnih gredica do ploča po narudžbi, uz prateću razinu formalne složenosti i metalurškog sastava.

Proces proizvodnje čelika sve se više digitalizira i automatizira. Graditelji i projektanti će imati koristi kada se digitalni modeli proizvođača mogu povezati s vlastitim softverom — ili barem biti lako prevedeni u relevantan format. Zapravo, visoke razine automatizacije u cijelom procesu proizvodnje često ukazuju na vrhunski stupanj kontrole kvalitete.

Kao i kod svakog velikog, složenog poslovanja, ključno je da proizvođači mogu raditi unutar potrebnih vremenskih rokova i opsega.

Kako poboljšati suradnju s proizvođačima čelika

Dva desetljeća, Bart Rohal iz Steel Detailing Online, Inc., pruža usluge izrade detalja čelika u SAD-u, trenutno se fokusirajući na izradu crteža i BIM-a (Building information Modeling). Prema Rohalovim riječima, što se prije sručnjaci za čelik uključe u proces arhitekture i inženjeringa, veći je potencijal za uštedu troškova i vremena.

Rohal zamišlja novu poziciju koju bi želio vidjeti, popunjavajući nedostajuću ulogu između proizvođača čelika i arhitektonskih i inženjerskih tvrtki. “Vjerujem da bi bilo razborito da vlasnik projekta u arhitekturi i inženjeringu ima jednog podugovarača , onog kojeg ću nazvati kao „Qualified QCSD” ili kontrol kvalitete detalja čelika, da pregleda projekt između arhitektonske i konstruktivne faze.”, kaže on. “Ovo ne zahtijeva da QCSD bude ugovorni dobavljač čelika, već više konzultant za čelik prije nego što izađe na tender. Ovo može uštedjeti vlasniku na projektu čelika značajne ukupne troškove i vrijeme isporuke. Osim toga, tim za arhitekturu i inženjering usvojiti će vrijedne savjete o čeliku koji se mogu primijeniti na budućim projektima.”

Drugi način za stvaranje učinkovitog tijeka rada između projektanta i proizvođača je osigurati da cijeli tim koristi postavljene standarde zemlje u kojoj se projekt radi.

Izazov za detalje čelika, prema Rohal-u, je to što svi modeli projekta ne prate specifikaciju, što zahtijeva od njega da kreira zahtjeve za informacijama (RFI) kako bi odredio osnovni izgled čelika. “2D crteži i 3D BIM modeli moraju biti postavljeni prema standardima na početku projekta”, kaže on. “Ako nisu modelirani prema standardima, proizvođači čelika radije bi krenuli od nule nego ponovno provjerili cijeli [Autodesk] Revit model.”

I premda većina profesionalaca prelazi s jednog projekta na drugi bez puno analize, Rohal predlaže formaliziranje faze pregleda nakon projekta kada članovi tima mogu pregledati sve RFI, prepoznati prednosti i uvidjeti sve komplikacije uz pomoć cjelokupnog sagledavanja tog već završenog projekta. “Tvrtke za arhitekturu i inženjering trebale bi uključiti interni pregled nakon projekta o specifičnim RFI-ovima koji se bave čelikom”, kaže on. "Ovakva ideja bila bi uključena u budućim projektima i prilagodila bi njihove standarde kako bi odgovarali najekonomičnijem i strukturno najispravnijem procesu."

Članak preuzet s: Steel Fabrication: How to Work With Steel Fabricators (autodesk.com)