mini|desno|300px|Krovna konstrukcija Gradskog stadiona u Poljudu (Split) ili takozvani Mero sustav.

mini|desno|300px|Krovna konstrukcija novog terminala u gradnji (Međunarodna zračna luka Zagreb) ili takozvani Mero sustav.

mini|desno|300px|Prvi metalni most, most od lijevanog željeza, u blizini Coalbrookdalea (Ujedinjeno Kraljevstvo) iz 1781.

mini|desno|300px|Eiffelov toranj u zoru. Eiffelov toranj je spojen zakovicama.

mini|desno|300px|Sardinija radio teleskop u gradnji.

mini|desno|300px|Segmentna zapornica s uzvodne strane, na preljevu brane John H. Kerr (Virginia, SAD)

300px|desno|mini|Sirova zakovica.

mini|desno|300px|Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom je najčešći oblik elektrolučnog zavarivanja.

mini|desno|300px|Presjek kroz zavareni spoj, koji se sastoji od zone taljenja (ZT), zone utjecaja topline (ZUT) i osnovnog metala.

mini|desno|300px|Tipični vijčani spoj s vijkom sa šestostranom glavom, maticom i podloškom.

mini|desno|300px|Metalni stup i grede.

mini|desno|300px|Greda je izdužena vodoravna ili kosa nosiva građevna konstrukcija za prenošenje vertikalnih opterećenja na ležaje, oslonjena na svojim krajevima (na jednoj strani pomično, na drugoj nepomično). Prema broju ležaja razlikuju se greda s jednim ležajem (konzolna), s dva ležaja (prosto oslonjena, s prepustima), s više ležaja (kontinuirana).

mini|desno|300px|Konzola je konstrukcijski element kojemu je jedan kraj ukliješten u zid ili u koji drugi dio konstrukcije, a drugi mu je kraj slobodan.

mini|desno|300px|Roštilj je rešetkasta oblika, a roštiljne konstrukcije u građevinarstvu su sastavljene od mreže kruto povezanih grednih nosača.

mini|desno|300px|Okvir s dodatnim zglobom, obično je u sredini raspona statički određen, a naziva se trozglobni okvir.

mini|desno|300px|Kupola (ljuska) stadiona Ōita u Japanu.

mini|desno|300px|Lučni most iznad rijeke Tyne u Newcastleu.

Metalna konstrukcija, u građevinarstvu, je nosivi sustav građevine pretežno sastavljene od metalnih elemenata. Ta se konstrukcija primjenjuju u gotovo svim područjima građevinarstva: zgradarstvu (hale, hangari, garaže, neboderi, tornjevi, krovišta, nadstrešnice, dimnjaci, skele), mostogradnji (željeznički, cestovni, pješački, cjevovodni mostovi) i hidrogradnji (zapornice, splavnice, cjevovodi pod tlakom, kesoni), te za transportna postrojenja (dizalice, žičare, kranske staze), spremišta (rezervoari, silosi, bunkeri), rudarska i metalurška postrojenja (bušaći i izvlačni tornjevi, visoke peći, podgrade), stupove različite namjene (rasvjetni, dalekovodni, antenski, radijski i televizijski, radarski) i drugo.

Pogodnost primjene metala za nosive konstrukcije zasniva se na njihovoj velikoj čvrstoći, elastičnosti i plastičnosti. Među metalima, zbog jeftinih valjanih proizvoda, uveliko prevladava čelik, dok se mnogo lakše, aluminijske slitine primjenjuju kada vlastita težina nosive konstrukcije ima presudno značenje. Metalne konstrukcije izrađuju se od osnovnih elemenata: nosača, štapova, lamela, limova, cijevi i specijalnih profila. Ti se proizvodi spajaju u radionicama i tvornicama u takozvane montažne elemente, što se danas provodi zavarivanjem, a nekoć se provodilo zakivanjem. Sklapanje tako dobivenih montažnih elemenata u cjelovitu konstrukciju obično se provodi na gradilištu, najčešće vijčanim vezama, a ponekad i tarnim spojevima s pomoću visokovrijednih prednapregnutih vijaka. Pojedini proizvođači razvili su konstrukcijske sustave (na primjer Mero sustav) koji se sastoje od tipskih, u tvornici izrađenih nosivih i spojnih elemenata, koji se na gradilištu jednostavno montiraju u konstrukcije najraznovrsnijih oblika. Metalne konstrukcije obično se izvode kao ravninske ili prostorne rešetke, grede i okvirni nosači; specijalne sustave čine viseće, spregnute (beton i čelik) i prednapregnute konstrukcije.

Prednost je metalnih konstrukcija tvornička izradba razmjerno lakih elemenata, koji se mogu prevesti i do udaljenijih gradilišta, kao i mogućnost brze montaže na gradilištu, čak i pri lošim vremenskim prilikama. Slaba je strana čeličnih konstrukcija njihova podložnost koroziji, što zahtijeva odgovarajuću zaštitu, dok su sve metalne konstrukcije u osnovi slabo otporne na požar, te ih, ovisno o takozvanom požarnom opterećenju, valja dodatno zaštititi. Kao i za sve nosive konstrukcije, osnovni je zahtjev i za metalne konstrukcije njihova dostatna sigurnost protiv otkazivanja nosivosti, a koja se određuje tehničkim propisima o projektiranju i izvedbi konstrukcija, te o uvjetima održavanja i korištenja zgrade. Za metalne nosive konstrukcije primjenjuju se međunarodni propisi Eurocode (posebno HRN EN 1090).

Značajniju ulogu u građevinarstvu i arhitekturi metalne konstrukcije počele su dobivati tek nakon industrijske revolucije. Prve su im primjene bile za mostove (prvi most od lijevanoga željeza Coalbrookdale, projekt kovača Abrahama Darbyja i arhitekta Thomasa Pritcharda, 1777.), dok su mogućnosti natkrivanja velikih raspona demonstrirane građevinama kao što su Kristalna palača arhitekta J. Paxtona, izgrađena u Londonu 1851., te Eiffelov toranj i paviljon Galerie des Machines, izgrađeni za svjetsku izložbu 1889. u Parizu. Metalne su konstrukcije postale početkom 20. stoljeća nezaobilazan konstrukcijski sustav pri izgradnji vrlo visokih zgrada, a danas, u djelima arhitekata pripadnika stilova neoproduktivizma i hightecha, postaju i značajan oblikovni element.

Vrste materijala za metalne konstrukcije Čelik je osnovni materijal za metalne konstrukcije. Valjani proizvodi (limovi, štapovi, profilirani nosači) osnovni su materijali za čelične konstrukcije. Suvremena je težnja sve veća primjena limova zbog lakšeg spajanja zavarivanjem. Limovi se valjaju u debljinama do 40 milimetara (mogu i do 300 mm), u velikim pločama širine do 4 i 6 metara, a duljine 10 do 15 metara. Za posebne potrebe upotrebljava se čelični lijev, kovani čelik i sivi lijev. Valjaonički su proizvodi uglavnom od niskougljičnog čelika koji mehanička svojstva dobiva određenim sadržajem ugljika i mangana. "Tehnička enciklopedija" (Metalne konstrukcije), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.

Konstrukcijski čelik

Konstrukcijski čelik je ugljični čelik (obični ili plemeniti) s udjelom ugljika manjem od 0,6% (maseni udio) ili legirani čelik (uglavnom s manganom, silicijem, kromom, niklom, volframom). Koriste se za izradu čeličnih konstrukcija, sastavnih dijelova strojeva, aparata i različitih uređaja. Razlikuju se obični (ugljični ili niskolegirani) čelici za opću masovnu upotrebu i plemeniti (rafinirani) ugljični ili legirani čelici za dijelove s većim zahtjevima (dijelovi strojeva itd.).

Konstrukcijski čelici se koriste kod izrade karakterističnih konstrukcijskih dijelova strojeva i uređaja. Najčešće služe za izradu vratila, osovina, zupčanika, nosača opruga, vijaka, poklopaca, ventila, kućišta itd. S obzirom na mehanička svojstva, konstrukcijski čelici moraju imati visoku granicu razvlačenja, dovoljnu plastičnu deformabilnost (radi izbjegavanja pojave krhkog loma), visoku granicu puzanja i čvrstoću pri povišenim temperaturama, te zadovoljavajuću žilavost i dinamičku izdržljivost. Pored toga, konstrukcijski čelici moraju biti otporni na trošenje i koroziju, te obradivi odvajanjem čestica (rezanje), zavarljivi, skloni hladnom oblikovanju (savijanje, štancanje, duboko vučenje) itd. "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.

Zaostala naprezanja Poslije valjanja svi proizvodi sadrže zaostala (vlastita) naprezanja zbog lokalnog zagrijavanja i neravnimjernog hlađenja. Ta je pojava najjače izražena u valjanim nosačima zbog neravnomjernog zagrijavanja i hlađenja rebara i pojaseva, jer se rebra brže hlade od pojaseva. Veći dio pojaseva je zategnut, a veći dio rebara pritisnut. Zavarivanje također unosi zaostala naprezanja. Značaj tih zaostalih naprezanja je dvostruk: s jedne strane zbog njih se pojavljuju deformacije konstrukcije, a s druge, utiču na nosivost i sigurnost konstrukcije (pojava krtog loma materijala). Deformacije se sprječavaju prethodnim deformacijama prije zavarivanja ili pogodnim redoslijedom zavarivanja, a u složenim slučajevima i planom zavarivanja.

Aluminijske legure za zavarene konstrukcije Mehanička svojstva aluminijskih legura koje se upotrebljavaju za konstrukcije zavise od kemijskog sastava i tehnologije prerade (način oblikovanja i toplinske obrade). Te se legure uglavnom oblikuju gnječenjem, pri čemu se pritiskom daje oblik proizvodu. To može biti valjanje (toplo ili hladno) za dobivanje limova i traka, prešanje kroz matricu za proizvodnju šipki, profila i cijevi ili izvlačenje za dobivanje šipki i cijevi. Za povišenje čvrstoće aluminijskih legura služe dodaci kao bakar, magnezij, silicij, mangan i cink, a za povišenje kemijske otpornosti najučinkovitiji su magnezij i mangan. Postoje 3 vrste zavarljivih aluminijskih legura: legure koje se toplinski ne mogu ojačati, legure koje se toplinski mogu ojačati i legure koje se toplinski ojačavaju, ali svoja fizička svojstva mogu popraviti i pri okolnoj temperaturi taloženjem u čvrstom stanju. Za spajanje zakovicama mogu se upotrijebiti sve tri vrste legura. Za spajanje zavarivanjem pogodne su samo druga i treća legura, a posebno treća jer toplinski otpuštena mjesta pored šava poslije izvjesnog vremena vraćaju svoju čvrstoću.

Spajanje konstrukcija

Spajanje igra značajnu ulogu u oblikovanju i ostvarenju metalnih konstrukcija. Valjani proizvodi koji se isporučuju u određenim mjerama skraćuju se ili se sastavljaju u radionicama, pa se spajaju sredstvima kojima je zadatak da spojeni dijelovi djeluju kao cjelina i da su u stanju da sigurno prenesu sile i naprezanja koja mogu nastati u pojedinim dijelovima. Sredstva za spajanje koja se primjenjuju u metalnim konstrukcijama su vijci, zakovice, zavari i visokonapregnuti vijci.

Zakovica

Zakovica je strojni dio koji se koristi kao nerastavljivi spoj. Na jednom kraju zakovice nalazi se glava (industrijska glava zakovice), a drugi kraj je klin cilindričnog oblika. Zakovica se umeće u prethodno izbušenu rupu, koja prolazi kroz obje plohe, na način da glava zakovice ostaje s jedne strane, a tijelo prolazi na drugu stranu. Zatim se primjenuje pritisak na tijelo zakovice koje se širi i tvori drugu glavu zakovice na suprotnoj plohi. Time se ostvaruje trajan spoj dviju ploha. Sam spoj zakovicama dobro podnosi naprezanja po osi okomitoj na os zakovice (smično naprezanje), dok su za naprezanja u smjeru osi tijela zakovice bolja rješenja vijci i matice. "Elementi strojeva", Karl-Heinz Decker, Tehnička knjiga Zagreb, 1975.

Zakovične spojeve su istisnuli vijčani spojevi. Bušenje rupa i zakivanje iziskuje općenito veći utrošak rada. Zavareni dijelovi su jednostavnijeg oblika, laganiji su i nisu oslabljeni rupama. Samo se još ponekad uzima zakovični spoj, koji inače vrijedi kao bezuvjetno siguran spoj, naročito u gradnji s lakim metalima. "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.

Zavarivanje

Zavarivanje je danas najšire primijenjeno sredstvo spajanja metalnih konstrukcija, ono je u isto vrijeme i kvalitetno i učinkovito. U primjenu izrade čeličnih konstrukcija uvedeno je nakon 1920. Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili pritiskom, s ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogeni zavareni spoj. Zavarivanje je u drukčije od lemljenja, a to je spajanje taljenjem legure s nižim talištem od materijala predmeta koji se spajaju. Različiti izvori energije se mogu koristiti za zavarivanje, kao što je mlaz vrućih plinova (plinski plamen ili mlaz plazme), električni luk, tok nabijenih čestica (mlaz elektrona ili iona u vakuumu), tokovi zračenja (laser), električna struja (elektrootporno zavarivanje), trenje, ultrazvuk i sl. Zavarivanje se može obavljati u radionici, na otvorenom prostoru, u vodi ili u svemiru.