По сравнению с конструкциями, выполненными из других материалов, стальные имеют массу преимуществ, поэтому они так широко используются в производстве. Они надежны, легки, их легко ремонтировать, они непроницаемы, в случае необходимости произвести техническое перевооружение, удобны как никакие другие.
А теперь о достоинствах стальных конструкций несколько подробнее.
- Надежность, обеспеченная близким соответствием характеристик стали нашим представлениям об идеальном упругом или упругопластическом 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 диапазоне, 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.
- Легкость. Считается, что из всех существующих конструкций, металлические самые легкие. За показатель легкости принимают отношение плотности материала к его прочности. Наименьшее значение этот показатель имеет для алюминиевых сплавов и составляет для сплава Д16-Т 1,1-10-4 м-1. Приняв его за единицу, запишем сравнительные данные для других материалов: сталь — 1,5 … 3,4, дерево — 4,9, бетон среднего класса прочности — 16,8. Сравнив две одинаковые конструкции, одна из которых выполнена из алюминиевого сплава, а другая — из железобетона, вы можете прийти к ошибочному выводу, что при прочих равных условиях железобетонная конструкция будет примерно в 16 раз тяжелее. На самом деле это не так и железобетонная конструкция, особенно при больших пролетах, может оказаться более тяжелой. Дело в том, что конструкция несет как бы две нагрузки: полезную, для которой она запроектирована, и неизбежный собственный вес. Например, несущая способность железобетонной плиты покрытия типа ПНС размером 3х6 м равна 4…4,5 кН/м2, из них 1,3…1,5 кН/м2 (т.е. 30%) приходится на собственный вес плиты. Стальная панель такого же размера, изготовленная из профилированного настила и швеллеров, при той же несущей способности будет иметь долю собственного веса 0,45…0,50 кг/м2, что составляет около 10% от общей нагрузки
- Непроницаемость. Еще одно полезное свойство металлов – они не проницаемы для газов и жидкостей. Все соединения стальных конструкций производятся с помощью сварки, и это является основным условием при производстве резервуаров, газгольдеров, трубопроводов, различных сосудов и аппаратов.
- Индустриальность или возможность до минимума сократить тяжелый физический труд. На предприятиях изготавливаются стальные конструкции. Весь процесс из производства ведется на специальном оборудовании. А монтаж осуществляется при использовании высокопроизводительной техники.
- Ремонтопригодность. Стальные конструкции легко поддаются переделке. Используя сварку, можно прикрепить к каркасу новые детали или технологическое оборудование.
- Сохраняемостъ металлического фонда. Отслужившие металлические конструкции переплавляются и вновь используются в производстве.
Недостатки металлических конструкций:
- Подверженность коррозии. Если сталь не защищена определенным покрытием, то при контакте с влагой, солями, агрессивными газами на ней появляется коррозия.
- Малая огнестойкость. Если на металлоконструкции воздействовать высокими температурами (для стали — 600°С, для алюминиевых сплавов — 300°С) она теряют свою несущую способность.
Если эти недостатки учтены при проектировании, то они не представляют опасности, но несколько увеличивают затраты в процессе производства и эксплуатации конструкции.
Добавление в сталь специальных легирующих добавок и покрытие конструкций защитным слоем в виде лаков или красок позволяет избежать коррозии.
Устранение непосредственного контакта конструкций с открытым огнем позволяет избежать их деформации. Для этого предусматривают подвесные потолки, огнестойкие облицовки, обмазки специальными составами. Используя специальные покрытия в виде обмазок, можно существенно увеличить предел огнестойкости.