Вторая половина 20-го столетия в области исследования и практического применения металлических строительных конструкций в мире ознаменовалась появлением эффективных тонкостенных, без вертикальных ребер жесткости, сварных двутавровых профилей повышенной несущей способности и надежности в работе на восприятие обычных статических и, что особенно важно, динамических нагрузок типа сейсмических. Достигается указанная эффективность за счет применения для этих двутавров тонких стенок, повышенная устойчивость которых обеспечивается путем их гофрирования.

Очертание направляющей гофров может быть различным (трапецеидальным, прямоугольным, волнистым, треугольным и др.), но назначение их одинаково – повысить устойчивость стенки сварного двутавра из очень тонкого листового метала и за счет этого добиться максимального снижения расхода стали, трудоемкости изготовления и стоимости возводимых конструкций. Экспериментальные исследования, выполненные в 70-х годах прошлого столетия в Казахстане, выявили еще одно важное преимущество сварных двутавров с гофрированными стенками в сравнении с аналогичными двутаврами, но с плоской стенкой, заключающееся в повышении их сейсмостойкости, в случае использования в качестве ригелей рамных каркасов одноэтажных и, особенно, многоэтажных зданий.

К настоящему времени в мире наиболее широко используются:

- гофры трапецеидального очертания, впервые введенные в строительный каталог Швеции (рисунок 1), которые также широко применяются в Финляндии и в ряде других стран;

- гофры волнистого очертания, в частности, синусоидального. Последние стали наиболее широко применяться в последнее десятилетие, благодаря разработке и созданию известной строительной австрийской фирмой Zeman прогрессивной, полностью автоматизированной технологии их изготовления с минимальными трудозатратами. Эти линии проданы в несколько стран, включая Россию, Украину и Молдову, где на них успешно изготавливаются по созданному фирмой каталогу сварные двутавровые профили для ригелей и колонн одноэтажных зданий различного назначения (рисунок 2);

- гофры треугольного очертания, предложенные Институтом ПСК (г. Алматы), которые уже более 25 лет широко применяются в Казахстане.

Разработки казахстанских инженеров позволяют, благодаря треугольному очертанию гофров, гофрировать и использовать для стенок сварных двутавров листовой прокат толщиной до 12 мм, что дает возможность применять эти эффективные сварные двутавровые сечения для ригелей и колонн не только одноэтажных зданий (рисунок 3), но и для ригелей и колонн при строительстве многоэтажных зданий (рисунок 4) различного назначения в любых районах строительства, включая и районы с сейсмческой активностью 9 – 10 баллов, тогда как все указанные выше иностранные технологии дают возможность гофрировать при трапецеидальных и синусоидальных гофрах листовой прокат толщиной не более 3мм и в перспективе вряд ли намного эта толщина увеличится без существенного изменения технологического процесса. Кроме того, максимальная высота двутавровых балок с указанными гофрами не превышает 1500мм, в то время как высота сварных двутавров БГС-Казахстан может достигать 2400мм. Указанные ограничения по толщине листа и высоте сечения резко ограничивают область применения облегченных несущих конструкций с использованием сварных двутавров с гофрированными стенками трапецеидального и волнистого (синусоидального) очертаний.

Рисунок 3

Рисунок 4

Проведенные в Казахстане дополнительные исследования существенно расширили область применения сварных двутавров БГС-Казахстан, которые в отличие от Sin-балок –Zeman могут использоваться еще и для подкрановых балок, для криволинейных покрытий типа арок, куполов, а также для несущих конструкций пролетных строений мостов с пролетами малых и средних размеров.

Сопоставление расхода стали на сварные двутавровые балки БГС-Казахстан и на сварные двутавровые балки Sin-балок –Zeman выполнялось при обеспечении каждым вариантом следующих критериев:

1 - равенство или превышения моментов сопротивления (Wх) и моментов инерции (Jх) сварных балок в сравнении с базовым прокатным профилем,

2 - высота балок Sin-балок –Zeman была принята в 1,34 – 1,84 раза большей, чем высота прокатных балок,

3 - высота балок БГС-Казахстан была принята равной высоте Sin-балок –Zeman,

4 - сталь поясов для обоих типов сварных балок принята С245, С255, сталь стенки принята С245, С255 – горячекатаная для БГС-Казахстан и холоднокатаная для Sin-балок –Zeman.

Полученные результаты выявили, что балки БГС-Казахстан по расходу стали, в случаях их применения вместо горячекатаных профилей по ГОСТ 260020-83, всегда дают экономию стали больше, чем балки Sin-балок –Zeman, в том числе:

- при замене 13 горячекатаных профилей типа «Б1» для четырех профилеразмеров экономия составляет до 3%, для трех профилеразмеров - 6 – 7%, для четырех профилеразмеров - 8 – 9% и для двух профилеразмеров – 9 - 11% (см. рисунок 5);

- при замене 12 горячекатаных профилей типа «Б2» для четырех профилеразмеров экономия составляет 2 - 4%, для пяти профилеразмеров 5 – 8%, для двух профилеразмеров - 8 – 11%, и для одного профилеразмера - 16% (см. рисунок 6);

- при замене 12 горячекатаных профилей типа «К» для пяти профилеразмеров экономия составляет до 2%, для трех профилеразмеров – 2 - 3%, для двух профилеразмеров - 3 – 6%, и для двух профилеразмеров имеет место перерасход стали БГС-Казахстан – до 1% (см. рисунок 7);

- при замене 11 горячекатаных профилей типа «Ш» для одного профилеразмера экономия составляет до 2%, для семи профилеразмеров - 5 - 7%, для двух профилеразмеров – 7 - 8% и для одного профилеразмера перерасход до 1% (см. рисунок 8).

Рисунок 5	Рисунок 6
Рисунок 7	Рисунок 8

Сопоставление стоимости  стали, необходимой для изготовления  одного  погонного метра сварных двутавровых балок БГС-Казахстан и одного  погонного метра сварных двутавровых балок Sin-балок–Zeman, выполнялось также при обеспечении каждым вариантом вышеуказанных критериев по несущей способности, высоте, классу стали (стоимость металла принята по прайсу ТОО «Корпорация Модуль» от 08 апреля 2009года).

Полученные результаты выявили, что балки БГС-Казахстан по стоимости стали, необходимой для их изготовления, в случаях их применения вместо горячекатаных профилей по ГОСТ 260020-83, всегда дают экономию больше, чем балки Sin-балок –Zeman, в том числе:

- при замене 13 горячекатаных профилей типа «Б1» для четырех профилеразмеров экономия составляет 4 – 6%, для четырех профилеразмеров 6 – 8%, для четырех профилеразмеров - 8 – 10% и для одного профилеразмера - 23% (см. рисунок 9);

- при замене 12 горячекатаных профилей типа «Б2» для четырех профилеразмеров экономия составляет 5 - 6%, для семи профилеразмеров - 6 – 9% и для одного профилеразмера - 14% (см. рисунок 10);

- при замене 11 горячекатаных профилей типа «Ш» для одного профилеразмера экономия составляет до 2%, для пяти профилеразмеров - 4 – 6% и для пяти профилеразмеров - 6 - 8% (см. рисунок 11);

- при замене 12 горячекатаных профилей типа «К» для четырех профилеразмеров экономия составляет до 2%, для четырех профилеразмеров - 2 - 3%, для трех профилеразмеров - 3 – 4% и для одного профилеразмера - 6 % (см. рисунок 12).

Сопоставление по длине и массе завариваемых сварных поясных швов выявило:

- длина сварных поясных швов БГС-Казахстан в 1,10 – 1,11 раза меньше длины сварных швов балок Sin-балок–Zeman, что также снизит стоимость материалов, необходимых для изготовления этих балок;

- сопоставить массу сварных поясных швов для этих двух конструктивных форм сварных двутавров не представляется возможным, поскольку катеты поясных швов, применяющиеся при изготовлении двутавров Sin-балок–Zeman, не соответствуют требованиям нормативных документов, действующих в Казахстане.

Рисунок 9	Рисунок 10
Рисунок 11	Рисунок 12