Металлические конструкции

Основными достоинствами металлических конструкций по сравнению с конструкцими из других материалов являются: надежность, легкость, непроницаемость, индустриальность, а также простота технического перевооружения, ремонта и реконструкции.

Надежность металлических конструкций обеспечивается близким соответствием характеристик стали нашим представлениям об идеальном упругом или упруго-пластическом изотропном материале, для которого строго сформулированы и обоснованы основные положения сопротивления материалов, теории упругости и строительной механики. Сталь имеет однородную мелкозернистую структуру с одинаковыми свойствами по всем направлениям, напряжения связаны с деформациями линейной зависимостью в большом диапозоне, а при некотором значении напряжений может быть реализована идеальная пластичность в виде площадки текучести.

Все это соответствует гипотезам и допущениям, взятым за основу при разработке теоретических предпосылок расчета, поэтому расчет, построенный на таких предпосылках, в полной мере соответствует действительной работе стальных конструкций. Аналогичными свойствами, но в несколько меньшей степени, обладают алюминиевые сплавы.

Легкость

Из всех изготовляемых в настоящие время несущих констркций металлические являются самыми легкими. За показатель легкости принимают отношение плотности материала к его прочности. Наименьшее значение этот показатель имеет для алюминиеыых сплавов и составляет для сплава Д16-Т 1,1х0,001 (0,1м). Приняв его за единицу, запишем сравнительные данные для других материалов: сталь — 1,5…3,4, дерево — 4,9, бетон среднего класса прочности — 16,8.

Непроницаемость

Металлы обладают не только большой прочностью, но и высокой плотностью — непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность стали и соединений листов, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления резервуаров, газгольдеров, трубопроводов, различных сосудов и аппаратов.

Индустриальность

Металлические конструкции изготовляют на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводительной техники. Все это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.

Ремонтопригодность

Применительно к стальным конструкциям наиболее просто решается вопрос усиления, технического перевооружения и реконструкции. С помощью сварки можно легко прикрепить к элементам существующего каркаса новое технологическое оборудование, при необходимости усилив эти элементы, что также делается достаточно прочно.

Сохраняемость металлического фонда. Металлические конструкции в результате физического и морального старения изымаются из эксплуатации, а затем возвращаются в отрасли хозяйства в виде металлического лома.

Недостатками металлических конструкций являются их подверженность коррозии и сравнительно малая огнестойкость.

Коррозия — разрушение металла под химическим или электрохимическим воздействием с внейшей среды. Сталь, не защищенная от контакта с влагой в сочетании с агрессивными газами, солями, пылью подвергается коррозии (окисляется), что приводит к ее постепенному разрушению. Алюминий и некоторые его сплавы обладают сравнительно высокой стойкостью к коррозии, что объясняется образованием на поверхности прочной оксидной пленки. Многие сплавы не устойчивы к электрохимической коррозии. Хорошо сопротивляется коррозии чугун. Для повышения коррозийной стойкости металлоконструкций на их поверхность наносят защитные покрытия в виде тонких пленок алюминия, цинка, эмалей, красок и т.п. При проектировании конструкций избегают щелей и пазух, где может скапливаться влага и пыль. Иногда применяют стали с повышенной коррозийной стойкостью, в состав которых включают специальные легирующие элементы.

Огнестойкость конструкций характеризует степень их пожарной безопасности. Металлические конструкции имеют сравнительно низкий предел огнестойкости. При высоких температурах (для стали — 600 С, для алюминиевых сплавов — 300 С) металл конструкции теряет свою несущую способность. Повышение предела огнестойкости стальных конструкций зданий, опасных в пожарном отношении (жилые и общественные здания, склады с горючими или легковоспламеняющимися материалами), осуществляют путем устранения непосредственного контакта конструкций с открытым огнем. Для этого предусматривают подвесные потолки, огнестойкие облицовки, обмазки специальными составами. Используя специальные покрытия в виде обмазок, можно существенно поднять предел огнестойкости. При грамотном проектировании и соответствующей эксплуатации отмеченные недостатки не представляют опасности для выполнения конструкцией своих функций, но приводят к повышению начальных и эксплуатационных затрат.