Elevata resistenza del materiale – un vantaggio assoluto nelle proprietà meccaniche. Analisi delle caratteristiche principali: la resistenza allo snervamento (fy) dell'acciaio è generalmente maggiore o uguale a 235 MPa (acciaio Q235), superando di gran lunga quella del calcestruzzo (il calcestruzzo C30 ha una resistenza alla compressione di soli 30 MPa). Il suo modulo elastico (E) raggiunge 206GPa, ovvero 7-10 volte quello del calcestruzzo. Questa caratteristica di "elevata resistenza specifica" (resistenza/densità) consente alla sezione trasversale-degli elementi strutturali in acciaio di essere solo 1/3-1/5 di quella degli elementi in calcestruzzo, ottenendo il miracolo meccanico della "sezione trasversale-piccola, campata ampia". Valore ingegneristico ed efficienza spaziale: l'altezza delle travi del telaio in acciaio è solo 1/20-1/25 della campata (le travi in cemento richiedono 1/10-1/15). Ad esempio, una trave in acciaio con campata di 8 metri richiede un'altezza di 400 mm, mentre una trave in cemento richiede 600 mm, il che può aumentare l'altezza del pavimento o ridurre l'altezza complessiva dell'edificio. Effetto di carico ottimizzato: a parità di campata, il peso proprio di una capriata in acciaio è solo 1/4-1/3 di quello di una capriata in cemento, riducendo gli effetti sismici di circa il 30% (secondo la normativa di progettazione sismica GB50011). Applicazione tipica: la tettoia della struttura in acciaio dello Stadio Nazionale di Pechino (Nido d'Uccello) utilizza le caratteristiche di elevata resistenza dell'acciaio Q345B per ottenere una struttura spaziale a forma di sella con una campata di 343 metri, utilizzando solo 420 kg di acciaio, riducendo il peso di oltre il 60% rispetto alle strutture in calcestruzzo.
Leggerezza: rivoluzionare la logica-portante degli edifici tradizionali: un confronto tra le proprietà fisiche. Il peso proprio-delle strutture in acciaio è in genere 0,5-1,0 kN/m² (sistema di copertura con struttura a portale in acciaio leggero), mentre le strutture in cemento armato pesano 2,0-3,5 kN/m². Prendendo come esempio una fabbrica di 1.000 m², una struttura in acciaio è 1.500-2.500 tonnellate più leggera di una struttura in cemento, equivalente alla riduzione del peso di 300-500 auto familiari. Valore ingegneristico esteso e costi di fondazione ridotti: carichi più leggeri consentono dimensioni di fondazione più piccole. Ad esempio, in un edificio industriale con struttura leggera in acciaio con campata di 30 metri, la quantità di cemento utilizzato nella fondazione indipendente è ridotta del 40% rispetto a una struttura in cemento, con un conseguente risparmio sui costi del 25%. Comodo trasporto e installazione: i singoli componenti in acciaio pesano meno o pari a 20 tonnellate (possono essere sollevati con una gru convenzionale), mentre le travi e le colonne in cemento spesso superano le 30 tonnellate, richiedendo attrezzature di trasporto specializzate. Tabella di confronto dei dati: tipo di struttura|Peso proprio del tetto (kN/kg)|Percentuale costo della fondazione|Efficienza dei trasporti (tonnellate/veicolo)|Struttura in acciaio|0,6|15%-20%| 80-100| Calcestruzzo|2,5|30%-40%| 30-50
Buona plasticità e tenacità: un vantaggio fondamentale per la resistenza ai terremoti e la riduzione dei disastri
