2. Основные достоинства и недостатки металлических конструкций

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами, позволяющими применять их в разнообразных сооружениях.

1. Высокая надежность, которая обеспечивается:

• наиболее полным соответствием гипотезам сплошности, однородности, изотропности, упругости, на которых основаны методы расчета;

• возможностью использования наименьшего коэффициента запаса при оценке прочности. Конструкции из металла при прочих равных условиях могут быть выполнены наиболее жесткими, так как модуль упругости (Е) стали значительно превышает модуль упругости других материалов: сталь Е = 2,1 10⁵; алюминиевые сплавы Е = 0,71  10⁵; железобетон Е = (0,2 - 0,4) 10⁵; дерево Е = 0,1  10⁵ МПа.

Металлоконструкции в большинстве случаев разрушаются вязко, то есть потере несущей способности предшествует длительная стадия пластического деформирования, при которой рост деформаций наблюдается визуально, что дает возможность вовремя принять меры для усиления конструкций. Конструкции из железобетона разрушаются, как правило, хрупко.

2. Легкость – это отношение плотности материала к его расчетному сопротивлению c =  / R_y.

Чем меньше с, тем меньше вес конструкции: для стали – 3,710 ^-4; для алюминиевого сплава – 1,35  10^-4; для дерева – 4,2  10^-4 м^-1.

3. Индустриальность. Металлические конструкции более индустриальны, менее трудоемки как в изготовлении, так и в монтаже; их применение сокращает сроки строительства и снижает его стоимость. Стальные конструкции изготавливают на заводах, оснащенных специальным оборудованием, а монтаж производят с использованием высокопроизводительной техники. Все это исключает или до минимума сокращает тяжелый ручной труд.

4. Непроницаемость. Металлы обладают высокой плотностью – непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность стали и ее соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления листовых конструкций.

Металлы имеют и недостатки, ограничивающие их применение:

1. Подверженность коррозии.

Процесс коррозии характеризуется скоростью коррозии

V = k V₀, мм/год,

где V₀ – скорость коррозии эталонного образца (гладкий стержень) в данных условиях;

k – коэффициент восприимчивости к коррозии, зависящий от конструктивной формы элемента.

Основные мероприятия по борьбе с коррозией:

• конструктивные, заключающиеся в выборе таких форм сечений и марок сталей элементов, которые имеют наименьшие значения k;

• применение защитных покрытий: лаки, масляные краски, железный сурик, ткани, пропитанные мастиками, и полимерные пленки, металлизационные покрытия ( цинкование и алюминирование ).

2. Слабая огнестойкость. При температуре 400⁰С для стали и 200⁰С для алюминиевых сплавов проявляется ползучесть, а при t = 600⁰C для сталей и 300⁰С для алюминиевых сплавов их механические характеристики становятся равными нулю и конструкция теряет несущую способность. Поэтому в случае опасности воздействия на металл высокой температуры применяют методы по его защите – изоляцию керамическими блоками или бетонирование.