Преимущества стали как материала
Физические свойства стали
Физические свойства стали отличаются высокой прочностью, жесткостью, надежностью как следствие однородности, изотропности, целостности материала, легкостью и ремонтопригодностью и перероблюванистю.
Надежность конструкций из стали обусловлена однородной структурой самого материала и как следствие - целостностью и высокой прогнозируемость механических характеристик. Сталь имеет большой модуль упругости - 2,06 * 105 МПа (для сравнения - это в 7 раз больше чем для бетона класса С25 / 30), однородную мелкозерновую структуру, благодаря которой сохраняет единственные свойства во всех направлениях (изотропность), а также обеспечивает деформацию материала по типу линейной зависимости (коэффициент Пуассона ν = 0.27 ÷ 0.30). На практике это позволяет с высокой точностью определять поведение стальных конструкций под действием нагрузки и использовать материал максимально эффективно.
Сталь, как и большинство металлов, имеет высокую плотность (= 7.78.1 г / см3), что делает изделия из нее непроницаемыми для большинства агрессивных жидкостей и газов. А это, в свою очередь, позволяет путем надежного соединения с помощью сварки создавать высокопрочные стальные изделия для всех отраслей промышленности. Это могут быть как газгольдеры, промышленные резервуары, трубопроводы, так и медицинское оборудование, различные аппараты и сосуды для пищевой, фармацевтической, медицинской промышленности и тому подобное.
Стальные изделия, не защищены от воздействия влаги в сочетании с солями, агрессивными газами и пылью подвергаются коррозии. Достижение высокой устойчивости к коррозионным воздействиям стальных конструкций в современных условиях производства достигается включением в базовый состав стали специализированных легирующих добавок и регулярным покрытием поверхности конструкций защитными составами. Сталь устойчива против биологических воздействий, влажности и температурных воздействий, позволяет конструкциям из нее отличаться высокой долговечностью.
За счет высокого соотношения прочности к плотности, среди существующих на сегодня конструкций, металлоконструкции являются самыми легкими, что позволяет существенно снижать нагрузку на основания и фундаменты, стоимость и скорость строительных работ. Для сравнения сталь С245 имеет соотношение прочности к плотности - 3,06 кН * см / г, а бетон класса С20 / 25 - 0,58 кН * см / ч.
Низкое влияние стали на окружающую среду. Соответствие принципам устойчивого развития
Концепция устойчивого развития базируется на принципе установления баланса между удовлетворением современных потребностей и защиты интересов будущих поколений. Теория устойчивого развития является альтернативой парадигме экономического роста, которая игнорирует экологическую составляющую. Экологическая составляющая устойчивого развития предполагает оптимальное использование ограниченных ресурсов и экологических технологий, направленных на снижение выбросов парниковых газов для замедления развития глобального потепления. А экономическая - предполагает оптимальное использование ограниченных ресурсов и экологических энерго- и материалосберегающих технологий, включая добычу и переработку сырья, создание экологически приемлемой продукции, минимизацию, переработку и уничтожение отходов.
Доля строительной сферы на выбросы СО2 составляет 11% мировых выбросов в следствии жизнедеятельности человека. При этом, более 90% выбросов при строительстве приходится на производство строительных материалов, и всего 10% связаны со строительными работами. Поэтому экологическая составляющая устойчивого развития в строительстве акцентирует внимание на максимальном использовании природного сырья, которое подвергается полной переработке и повторному использованию, а также на решениях, которые уменьшают нагрузку на окружающую среду.
Применение конструкций за счет их легкости, долговечности, возможности повторного использования и переработки соответствуют принципам устойчивого развития. Металлические конструкции сохраняют свои свойства в течение всего жизненного цикла здания. После его окончания несущие элементы можно использовать повторно в других конструкциях, а в случае наступления морального и физического износа, они изымаются из эксплуатации и перерабатываются, не только экологически выгодно, но и дает возвратные суммы владельцу.
Переработка стали и ее повторное использование более чем в 2 раза снижает нагрузку на экологию. Стальной каркас на 98% реутилизуеться - подвергается переплавке и снова находит применение не только в строительной, но и в других сферах. Использование вторичного сырья при изготовлении стали позволяет значительно снизить выбросы. В странах ЕС произведенная сталь на 50% состоит из металлолома, а некоторые марки уже на 98% состоят из вторичного сырья. Использование конструкций из высокопрочных сталей позволяет снизить ее расход и, соответственно, выбросы, а также стоимость каркаса.
Оценочным инструментом соответствии устойчивого развития является экономическая (LCC) и экологическая (LCA) оценка жизненного цикла зданий. Суть этих инструментов заключается в определении стоимости здания и количества выбросов для всех этапов его жизненного цикла (от строительства до сноса).
Именно комплексные, в первую очередь экономические преимущества и привлечения к анализу элементов устойчивого развития определили изменения соотношения в использовании конструкционных строительных материалов в ведущих странах в пользу стальных каркасов в последнем десятилетии.