Общие сведения. Металлические конструкции из черных и цветных (преимущест­венно алюминия) металлов широко применяются при строительстве зданий и сооружений

Металлические конструкции из черных и цветных (преимущест­венно алюминия) металлов широко применяются при строительстве зданий и сооружений, особенно при больших пролетах, высоте, на­грузках и антикоррозионных требованиях. Широкое распростране­ние металлоконструкций в строительстве обуславливается их высо­кой прочностью, надежностью, индустриальностыо, скоростью мон­тажа, легкостью по сравнению с несущими конструкциями из желе­зобетона и камня. Комплексным показателем эффективности приме­нения металлоконструкций является строительный коэффи­циент, представляющий собой отношение массы металлоконст­рукций к массе несущих деталей и конструкций всего здания или сооружения. Он характеризует качество конструктивной формы и компоновки несущих конструкций зданий и сооружений не только в отношении расхода материалов, но и трудоемкости их изготовления, сроков возведения и стоимости.

Минимальное значение строительного коэффициента при вариантном проектировании достигается в большинстве случаев при использовании металлоконструкций из низколегированных и высо­копрочных сталей и сплавов, а также тонкостенных прокатных - и гнутых профилей, пространственных, предварительно напряженных, висячих, трубчатых и других современных систем.

Алюминиевые сплавы, несмотря на меньшую в 2, 7-2, 9 раза плот­ность по сравнению с чугуном и сталыо и возможность соответст­вующего облегчения металлоконструкций, имеют ограниченное применение в несущих конструкциях из-за их недостаточной устой­чивости под нагрузкой в связи с меньшим в три раза модулем упру­гости, существенным снижением прочности при повышенной темпе­ратуре (выше 100-150°С) и высоким тепловым расширением (табл. 19.1).

Основным видом соединений металлоконструкций является свар­ка. Однако она вызывает структурные и химические изменения ме­талла в зоне соединения свариваемых элементов, возникновение ос­таточных напряжений и деформаций, способных вызвать трещино- образование и хрупкое разрушение сварного шва, особенно при ис-

15 - 9453

пользовании кипящей стали с повышенным содержанием углерода, серы и фосфора, при крупнозернистой структуре стали и большой толщине свариваемых элементов. Для предотвращения нежела­тельных последствий сварки используют спокойные или полуспо­койные стали и соответствующие электроды; регулируют скорость охлаждения шва теплоизолирующей толщей шлака, флюса.

Во влажной атмосфере, особенно загрязненной агрессивными га­зами, сталь корродирует. Хорошо сопротивляется коррозии чугун, что объясняется повышенной толщиной чугунных конструктивных элементов, а также тем, что продукты коррозии ферритно-перлитной металлической основы цементируют частицы графита. Этот вид кор­розии чугуна называют графитизацией, что характерно для серых и ковких чугунов.

Алюминиевые сплавы обладают значительно большей корро­зионной стойкостью, обусловленной наличием на их поверхности прочной оксидной пленки А1₂0₃, однако при неблагоприятных усло­виях они также корродируют. Не стойки они в морской воде, щело­чах, а также среде, содержащей ионы СГ, F", Br", S0₄" Cu²⁺; в безвод­ном спирте; при контакте с влажной древесиной (буком), строитель­ными растворами и бетонами. Примеси магния и марганца повышают коррозионную стойкость алюминия.