Sin-балка является улучшенной версией двутавровой балки.

Двутавровая балка очень хорошо подходит с точки зрения работы материала на изгиб т.к. при изгибе верхняя полка хорошо работает на сжатие, а нижняя на растяжение, при этом в стенке напряжения не большие и нет смысла изготавливать ее толстой. Но если стенка будет слишком тонкой, то она потеряет устойчивость и балка не сможет работать, поэтому её приходится изготавливать достаточно толстой, что не очень эффективно с точки зрения потребления металла.

Чтобы не изготавливать стенку такой толстой придумали Sin-балку или как её еще называют гофро-балка. В Sin-балке стенка имеет форму волны, что позволяет ей иметь хорошую устойчивость и такую стенку можно сделать гораздо тоньше обычной. Название Sin происходит от слова sinus — изгиб.

Впервые эксперименты с использованием волнистой стенки произвел наш ученый профессор Горнов В.Н. В 1937 году он опубликовал свои исследования, но впервые их применили только в 1966 году в Швеции.

В 80-х годах в СССР были использованы гофрированные балки с треугольно гофрированными стенками.

Кроме существенной экономии металла Sin-балки имеют хорошую устойчивость к динамическим нагрузкам, что особенно важно при строительстве в сейсмически активных районах.

История успеха компании Zeman в производстве Sin-балок.

В начале 90-х годов благодаря развитию технологий удалось создать автоматическое оборудование, которое изготавливало балки с гофрированной стенкой быстро и качественно.

В 1998 году компания «Metro» (сейчас известная и у нас) решила открыть свой первый магазин в Польше под Катовице. По условиям договора подрядчик должен был построить здание площадью 55000 м² за 3 месяца т.к. открыть его хотели до Рождественских праздников.

Общий вес стальных конструкций составлял 2100 тонн. Тендер выиграла компания Zeman.

Zeman предложил использовать Sin-балки, что позволило сэкономить 700 тонн стали.

Линия по производству балок выполняет сварку со скоростью 1-2 метра в минуту, что позволило компании выполнить контракт в срок.

За следующие 6 лет Zeman только в Польше построил 28 торговых комплексов Metro и Macro.

Параметры Sin-балки

Современное оборудование позволяет получить балки с гофрированной стенкой высотой от 0,3 до 1,5 м и перекрывать пролеты до 45 м, что позволяет им конкурировать с фермами, максимальная длина одной балки — 20м, хотя балку длиннее чем 18 м перевезти проблематично.

Оптимальное применение Sin-балки имеют в области возведения стальных несущих конструкций, где обычно используются прокатные профили с высотой стенки более 450 мм или низкие фермы с высотой ниже 1800 мм.

Достоинства применения Sin-балок

Прежде всего это экономия металла по сравнению с традиционным прокатным двутавром.

Применение балки вместо фермы позволяет уменьшить высоту здания, а следственно уменьшить расход материалов на ограждающие конструкции и расходы на отопление, либо увеличить полезную высоту при тех же параметрах.

Недостатки применения Sin-балок

Основным недостатком является низкая пожаростойкость балки. Применение тонкой стенки уменьшает ее сопротивление пожару и в случае необходимости необходимо прибегать к конструктивной защите.

Применение балок с гофрированной стенкой

Балки с гофрированной стенкой широко применяют для перекрытия больших пролетов зданий

Также Sin-балки используют в качестве колонн

Из этих балок строят даже многоэтажные здания, причем в сейсмоопасных районах.

Мосты (есть несколько мостов в Японии, где большая сейсмическая активность)

Прочностной расчет Sin-балок

Ручной расчет ничем не отличается от расчета балок из стандартного сортамента. Есть стандартные балки и для них  можно найти технические параметры в документации производителя. Например есть стандарт на балки с гофрированными стенками Республики Казахстан PДC PK 5.04-24-2006. (или в ТУ по ссылке ниже).

Также есть методики расчета у производителей Sin-балок.

В расчетных программах я не встречал чтобы можно было выбрать Sin-балку из сортамента, но её можно смоделировать самостоятельно, хотя это создает некоторые сложности.

Литература

Прежде всего зайдите на официальный сайт компании Zeman

http://www.zeman-stahl.com/en/downloads/brochures

На украинском представительстве есть информация на русском

http://zeman.kiev.ua/index.php?gid=9

Стандарт на балки с гофрированной стенкой Республики Казахстан PДC PK 5.04-24-2006.

Методика по расчету балок компании с Украины, производящей Sin-балки на оборудовании Zeman (Методичка)

Технические условия. Балки стальные сварные сплошного двутаврового поперечного сечения с гофрированной стенкой Sin-beam для несущих каркасов и перекрытия здания и сооружений. ТУ 5261-001-01131690-2006.