Достоинства и недостатки стальных и алюминиевых конструкций

Стали обычной прочности очень плас­тичны. Стали имеют среднюю коррозионную стойкость, поэтому конструкции, выполненные из сталей обычной прочности, следует защищать с помо­щью лакокрасочных и других покрытий. Недостатком низкоуглеродистых сталей является склонность к хрупкому разрушению при низких температурах (особенно для кипя­щей стали С235), поэтому их применение в конструкциях, эксплуатирующихся при отрицательной температуре, ограничено. Однако благодаря невысокой стоимости и хо­рошим технологическим свойствам стали обычной прочности очень широко применя­ются для строительных металлических конструкций. Потребление этих сталей составля­ет свыше 50% общего объема.

Применение сталей высокой прочности приводит к экономии металла до 25 —30 % по сравнению с конструкциями из низкоуглеродистых сталей и особенно целесообраз­но в большепролетных и тяжело нагруженных конструкциях

Для повышения коррозионной стойкости металли­ческих конструкций применяют низколегированные стали, содержащие в небольшом
количестве (доли процента) такие элементы, как хром, никель и медь.

Окончательный выбор стали в пределах каждой группы должен выполняться на ос­новании сравнения технико-экономических показателей (расхода стали и стоимости конструкций), а также с учетом заказа металла и технологических возможностей заво­да-изготовителя. В составных конструкциях (например, составных балках, фермах и т. п.) экономически целесообразно применение двух сталей: более высокой прочности для сильно нагруженных элементов (пояса ферм, балок) и меньшей прочности для слабо нагруженных элементов (решетка ферм, стенки балок).

Алюминий по своим свойствам существенно отличается от стали. Его плотность р = 2,7 т/м³, т.е. почти в 3 раза меньше плотности стали. Модуль продольной упругости алюминия £=71 000 МПа, модуль сдвига G = 27 000 МПа, что примерно в 3 раза меньше, чем модуль продольной упругости и модуль сдвига стали. Алюминий не имеет площадки текучести. Чистый алюми­ний быстро покрывается прочной оксидной пленкой, препятствующей дальнейшему развитию коррозии. Вследствие весьма низкой прочности технически чистый алюминий в строительных конструкциях применяется довольно редко. Значительное увеличение прочности алюминия достигается путем легирования его магнием, марганцем, медью, кремнием, цинком и некоторыми другими элементами.

Конструкции из алюминия благодаря малой массе, стойкости против коррозии, хладностойкости, антимагнитности, отсутствию искрообразования, долговечности и хорошему виду имеют широкие перспективы применения во многих областях стро­ительства. Однако из-за высокой стоимости использование алюминиевых сплавов в стро­ительных конструкциях ограничено.