Wysoka wytrzymałość materiału – absolutna zaleta właściwości mechanicznych. Analiza charakterystyki rdzenia: Granica plastyczności (fy) stali jest na ogół większa lub równa 235 MPa (stal Q235), znacznie przewyższająca granicę plastyczności betonu (beton C30 ma wytrzymałość na ściskanie tylko 30 MPa). Jego moduł sprężystości (E) osiąga 206GPa, czyli 7-10 razy więcej niż beton. Dzięki tej charakterystyce „wysokiej wytrzymałości właściwej” (wytrzymałości/gęstości) przekrój-stalowych elementów konstrukcyjnych stanowi zaledwie 1/3-1/5 przekroju elementów betonowych, co pozwala osiągnąć mechaniczny cud „małego-przekroju poprzecznego i dużej rozpiętości”. Wartość inżynieryjna i efektywność przestrzenna: Wysokość belek ramy stalowej wynosi tylko 1/20-1/25 rozpiętości (belki betonowe wymagają 1/10-1/15). Na przykład belka stalowa o rozpiętości 8 metrów wymaga wysokości 400 mm, podczas gdy belka betonowa wymaga 600 mm, co może zwiększyć wysokość podłogi lub zmniejszyć całkowitą wysokość budynku. Zoptymalizowany efekt obciążenia: Przy tej samej rozpiętości ciężar własny stalowej więźby dachowej wynosi tylko 1/4-1/3 ciężaru betonowej więźby dachowej, co zmniejsza efekty sejsmiczne o około 30% (zgodnie z normą projektu sejsmicznego GB50011). Typowe zastosowanie: Zadaszenie konstrukcji stalowej Stadionu Narodowego w Pekinie (Ptasie Gniazdo) wykorzystuje wysoką wytrzymałość stali Q345B, aby uzyskać konstrukcję przestrzenną w kształcie siodła o rozpiętości 343 metrów, przy użyciu zaledwie 420 kg stali, co zmniejsza wagę o ponad 60% w porównaniu do konstrukcji betonowych.
Lekkość – rewolucja w zakresie obciążeń-Logika nośności tradycyjnych budynków: porównanie właściwości fizycznych. Ciężar własny-konstrukcji stalowych wynosi zazwyczaj 0,5-1,0 kN/m² (system dachowy z lekkiej stalowej ramy portalowej), natomiast konstrukcje żelbetowe ważą 2,0–3,5 kN/m². Biorąc za przykład budynek fabryczny o powierzchni 1000 m², konstrukcja stalowa jest o 1500–2500 ton lżejsza od konstrukcji betonowej, co odpowiada zmniejszeniu masy 300–500 samochodów rodzinnych. Większa wartość inżynieryjna i obniżone koszty fundamentów: Mniejsze obciążenia pozwalają na mniejsze wymiary fundamentów. Na przykład w budynku fabrycznym o rozpiętości 30 metrów z lekkiej stalowej ramy ilość betonu użytego do wykonania niezależnego fundamentu jest zmniejszona o 40% w porównaniu z konstrukcją betonową, co daje 25% oszczędności. Wygodny transport i montaż: Pojedyncze elementy stalowe ważą mniej niż 20 ton (można je podnosić za pomocą konwencjonalnego dźwigu), natomiast belki i kolumny betonowe często przekraczają 30 ton, co wymaga specjalistycznego sprzętu transportowego. Tabela porównawcza danych: Typ struktury|Ciężar własny dachu (kN/kg)|Procent kosztów fundacji|Efektywność transportu (tony/pojazd)|Konstrukcja stalowa|0,6|15%-20%|80-100|Beton|2,5|30%-40%|30-50
Dobra plastyczność i wytrzymałość – podstawowa zaleta w zakresie odporności na trzęsienia ziemi i ograniczenia liczby katastrof
