Номенклатура и область применения металлических конструкций
Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролеты, высота и нагрузки.
Применение металлических конструкций по виду конструктивной формы и назначению можно разбить на восемь областей:
промышленные здания;
большепролетные покрытия общественных зданий;
мосты, эстакады;
листовые конструкции в виде резервуаров, газгольдеров, бункеров, трубопроводов;
башни и мачты;
каркасы многоэтажных зданий;
крановые н другие подвижные конструкции;
прочие конструкции.
Основные особенности металлических конструкций и предъявляемые к ним требования
Металлические конструкции обладают следующими достоинствами, позволяющими применять их в разнообразных сооружениях.
Надежность металлических конструкций обеспечивается сходством их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Материал металлических конструкций (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностьй структуры и достаточно близко соответствует расчетным предпосылкам о упругой или упругопластической работе материала.
Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) металлические конструкции являются наиболее легкими.
Расход материалов на конструкцию зависит от отношения объемной массы материала к его расчетному сопротивлению:
Чем меньше значение с, тем относительно легче конструкция.
Индустриальность. Металлические* конструкции в основной своей массе изготовляются на заводах, оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индустриальности их изготовления. Монтаж металлических конструкций также весьма индустриален, так как производится специализированными организациями при помощи высокопроизводительной техники.
Непроницаемость. Металлы обладают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью — непроницаемостью для газов и жидкостей.
Металлические конструкции имеют и недостатки, ограничивающие их применение; необходимы специальные меры по нейтрализации этих недостатков.
Коррозия. Не защищенная от действия влажной атмосферы, а иногда (что еще хуже) загрязненная агрессивными газами сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к ее полному разрушению. При неблагоприятных условиях это может произойти через два-три года.
Повышение коррозионной стойкости металлических конструкций достигается включением в сталь специальных легирующих элементов, периодическим покрытием конструкций защитными пленками (лаки, краски и т.п.), а также выбором рациональной конструктивной формы элементов (без щелей и пазух, где могут скапливаться влага и пыль), удобной для очистки и защиты.
Небольшая огнестойкость. У стали при t=200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t=600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние, теряет несущую способность. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние уже при t=300°С.
При проектировании металлических конструкций, как и всяких других, должны учитываться следующие основные требования:
условия эксплуатации;
экономия металла;
транспортабельность;
технологичность;
скоростной монтаж;
долговечность;
эстетичность.