1. فولاد سبک است و استحکام بالایی دارد
وزن فولاد از مصالح ساختمانی مانند بتن بیشتر است، اما مقاومت آن بسیار بیشتر است. نسبت وزن فولاد به نقطه تسلیم کم است. به عنوان مثال، در شرایط بارگذاری یکسان، وزن یک خرپا سقف فولادی تنها 1/4-1/3 وزن یک خرپا سقف بتن آرمه با همان دهانه است. اگر از خرپا سقف فولادی جدار نازک استفاده شود، سبک تر است، فقط 1/10. بنابراین، سازههای فولادی نسبت به سازههای بتن مسلح میتوانند بارهای بیشتری را تحمل کنند و دهانههای بزرگتری داشته باشند.
بار سبک و کم فونداسیون سازه های فولادی می تواند هزینه های مهندسی فونداسیون را کاهش دهد و همچنین بار کار بلند کردن و حمل و نقل را کاهش دهد.
به دلیل استحکام بالای فولاد، برای سازه های با دهانه بزرگ، بلندمرتبه و سازه های سنگین با ظرفیت باربری بالا مناسب است. با این حال، استحکام مواد آن اغلب نمی تواند به طور کامل مورد استفاده قرار گیرد. دلیل آن این است که در طراحی قطعات، مقطع مورد نیاز زمانی که بر اساس شرایط مقاومت محاسبه می شود کوچکتر است، در حالی که مقطع مورد نیاز زمانی بزرگتر است که بر اساس شرایط پایداری یا سختی محاسبه شود.
2. فولاد دارای انعطاف پذیری و چقرمگی خوبی است و ایمن و قابل اعتماد است
مواد فولادی به طور یکنواخت توزیع شده، همسانگرد، با مدول الاستیک بالا و انعطاف پذیری و چقرمگی خوب، آن را به یک بدنه الاستیک-پلاستیک ایده آل تبدیل می کند. بنابراین سازه های فولادی در اثر بارگذاری اتفاقی یا موضعی به طور ناگهانی دچار شکستگی و شکست نمی شوند و همچنین بهتر می توانند با بارهای ارتعاشی سازگار شوند. سازههای فولادی در مناطق زلزلهزده نسبت به سازههای مهندسی ساختهشده از مواد دیگر در برابر زلزله مقاومتر هستند و سازههای فولادی عموماً در اثر زلزله آسیب کمتری میبینند.
فولاد یک ماده الاستیک-پلاستیک ایده آل است که به طور کامل با روش های محاسباتی فعلی و مفاهیم اولیه استفاده شده مطابقت دارد. بنابراین، محاسبه ساخت سازه فولادی دقیق، ایمن و قابل اعتماد است.
3. تولید ساده، دقت بالا و سرعت ساخت سریع
تولید اسکلت فلزی معمولاً از طریق ساخت مکانیزه در کارخانه های فرآوری سازه فلزی با دقت و دقت بالا تکمیل می شود. برای تسریع سرعت ساخت اغلب می توان از انواع مختلف فولاد در تولید استفاده کرد. اجزای فولادی سبک وزن هستند، به راحتی به هم متصل می شوند و دوره ساخت را کوتاه می کنند. بخشی یا تمام حجم کار برای ساخت سازه های فولادی (مانند ساخت سازه های فولادی سبک) را می توان در محل تکمیل کرد و ساخت و ساز را انعطاف پذیرتر و راحت تر کرد. اتصال سازه های فولادی آسان است و تقویت، بازسازی و تخریب آنها را آسان می کند.
4. برنامه سازه فولادی عملکرد آب بندی خوبی دارد
ساختار فولادی بسیار متراکم است و اتصالات جوشکاری می تواند به آب بندی کامل برسد. برای کشتی های پرفشار، انبارهای بزرگ نفت، مخازن گاز، خطوط لوله حمل و نقل و سایر سازه های صفحه و پوسته ای که نیاز به هوابندی خوب و آب بند بودن دارند، سازه های فولادی مناسب هستند.
5. فولاد مقاومت حرارتی خوبی دارد اما مقاومت ضعیفی در برابر آتش دارد
هنگامی که دما در محدوده 200 درجه باشد، خواص اصلی فولاد (نقطه تسلیم و مدول الاستیک) به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد.
هنگامی که دما از 200 درجه بیشتر می شود، مواد دستخوش تغییرات قابل توجهی می شود و استحکام به تدریج کاهش می یابد و با پدیده شکنندگی آبی و خزش همراه است. هنگامی که دما به 600 درجه می رسد، استحکام فولاد تقریباً صفر است. مقررات طراحی: زمانی که دمای سطح فولاد از 150 درجه تجاوز کند، باید اقدامات حفاظتی عایق حرارتی انجام شود. برای کسانی که الزامات حفاظت در برابر آتش دارند، اقدامات حفاظتی عایق حرارتی باید مطابق با مقررات مربوطه انجام شود.
6. مقاومت خوردگی ضعیف فولاد
فولاد در محیط های مرطوب مستعد زنگ زدگی است و در محیط هایی با محیط های خورنده بیشتر مستعد زنگ زدگی است. بنابراین، سازه های فولادی باید تحت عملیات پیشگیری از زنگ زدگی قرار گیرند. حفاظت از سازه های فولادی را می توان با استفاده از رنگ، روی گرم یا پوشش های کامپوزیت آلومینیومی (روی) پاشش حرارتی حاصل کرد. با این حال، این نوع حفاظت یک راه حل یک بار نیست و نیاز به تعمیرات دوره ای دارد و در نتیجه هزینه های نگهداری بالاتری را به همراه دارد.
در حال حاضر، فولاد مقاوم در برابر آب و هوا که به راحتی خورده نمی شود، هم در داخل و هم در سطح بین المللی در حال توسعه است. علاوه بر این، تحقیقات در مورد رنگ با ماندگاری طولانی نیز پیشرفت کرده است و استفاده از این اقدام حفاظتی می تواند عمر مفید سازه های فولادی را افزایش داده و هزینه های نگهداری را کاهش دهد.
علاوه بر این، قیمت فولاد نسبتاً گران است. اگرچه سازه های فولادی دارای مزایا و کاربردهای گسترده ای هستند، اما باید به گونه ای طراحی شوند که تا حد امکان صرفه جویی در فولاد و کاهش هزینه ها داشته باشند.