Достоинства и недостатки МК
Требования, предъявляемые к МК
Понятие о металлических конструкциях
Под термином металлические конструкции подразумевают каркасы зданий и остовы инженерных сооружений, несущие и ограждающие элементы, которых выполнены из металла (стали или алюминия).
Требования делятся на группы: по назначению; технические; технологические; эксплуатационные; экономические; эстетические.
Все требования важны. При этом они имеют равный паритет при создании сооружения с оптимальными параметрами.
· Назначение конструкции состоит в нормальном обеспечении того технологического процесса для которого она создана.
· Техническое требование обеспечивает прочность, устойчивость, жесткость, геометрическую неизменяемость, надежность и работоспособность в течении всего времени эксплуатации сооружения.
· Технологичность предусматривает малую трудоемкость при изготовлении, транспортировке и монтаже каркаса здания.
· Эксплуатационные требования содержат условие ремонтопригодности и реконструкции несущих элементов каркаса здания.
· Экономические требования содержат экономию металла, низкую энергоемкость и трудоемкость при возведении сооружения, с учетом охраны окружающей среды и экологии.
· Эстетические требования в красоте, гармонии, легкости и т.д.
Достоинства:
· Высокая и одинаковая прочность элементов конструкций из металла при сжатии, растяжении и изгибе. Высокая прочность металла при его работе на срез (сдвиг).
· Высокая надежность благодаря изотропной, однородной структуре, что позволяет применять при расчета стальных элементов энергетические и др. теории прочности.
· Относительная легкость.
· Высокая индустриальность.
· Непроницаемость для жидкостей и газов.
· Транспортабельность.
· Приспособленность к тяжелым условиям работы (динамика, сейсмика, циклические нагрузки и др.)
· Удобство при реконструкции, усилении и крепления различного рода коммуникаций.
· Малая зависимость от серийности.
· Высокая эстетичность.
Таблица 1 – Характеристики конструкционных материалов
Материал | Марка | r, кг/м3 | R, кгс/см2 | Е, кгс/см2 | E/R | R/r, м |
Кирпичная кладка | Кирпич М150, раствор М150 | -24 | 0,03х106 | 1,2х103 | ||
Бетон | В40 | -220 | 0,36х106 | 1,64х103 | ||
Дерево | Сосна | -130 | 0,1х106 | 0,8х103 | ||
Пластмассы | Стеклопласт СВАМ | +1600 | 0,24х106 | 0,16х103 | ||
Металлы | Ст.3 | ±2300 | 2,1х106 | 0,91х103 | ||
Низколегированная сталь | ±3300 | 0,64х103 | ||||
Канаты | +10000 | 1,8х106 | 0,18х103 | |||
Алюминиевый сплав | ±1800 | 0,7х106 | 0,39х103 |
Таблица 2 – Количество энергии, необходимое для производства материалов
Материал | Энергозатраты для производства 1 т материала, Дж/т | Нефтяной эквивалент, т |
Сталь (мягкая) | 60х109 | 1,5 |
Титан | 800 х109 | |
Алюминий | 250 х109 | |
Стекло | 24 х109 | 0,6 |
Кирпич | 6 х109 | 0,6 |
Бетон | 4 х109 | 0,15 |
Углеволокнистые композиты | 4000 х109 | |
Дерево (сосна, ель) | 1 х109 | 0,025 |
Полиэтилен | 45 х109 | 1,1 |
Недостатки:
· Низкая коррозионная стойкость стали в агрессивных средах работы конструкции.
· Малая огнестойкость. При температуре 600оС сталь полностью теряет свою несущую способность.