Наиболее универсальный вид несущих конструкций покрытий – стальные балки. За многие десятилетия применения в строительстве эта конструкция неоднократно модернизировалась, отвечая требованиям времени.
Высокая степень заводской готовности, свойственная выпускаемым металлургической промышленностью горячекатаным балкам, является их несомненным преимуществом по сравнению с балками из ЛСТК профиля, однако необходимо отметить низкую эффективность таких балок, связанную с нерациональным распределением материала между поясами и стенкой, которая, оставаясь недогруженной, составляет до половины площади сечения, а также невыгодное с точки зрения расхода металла соотношение высоты балок к перекрываемому ими пролету.
Составные балки двутаврового сечения позволяют уменьшить толщину стенки, тем самым более эффективно используя металл балки. Однако уменьшение толщины стенки снижает местную устойчивость стенки.
Для предотвращения этого явления нормы предусматривают укрепление стенок балок ребрами жесткости: поперечными, укрепляющими стенку по всей высоте и продольными, которые располагаются на расстоянии 1/4-1/5 высоты балки от сжатого пояса, а по длине балки - в зоне наибольших изгибающих моментов; поперечными короткими ребрами, расположенными между сжатым поясом и продольным ребром. При этом стенка балки делится на отсеки, в которых ограничено возникновение волн выпучивания стенки при потере местной устойчивости. Однако установка ребер жесткости приводит к увеличению массы конструкции, увеличению трудоемкости, снижению технологичности изготовления, что в целом негативно сказывается на эффективности таких балок.
Этих недостатков лишены балки по технологии ЛСТК, которые на основании принятой в технической литературе и нормативной документации классификации можно рассматривать как балки с гибкой стенкой, с гибкостью стенки больше 200, то есть практически все возможные балки ЛСТК, составленные из тонкостенных профилей.
Основы формирования подобных систем едины в своем подходе – это стремление увеличить долю металла в поясах относительно доли металла в стенках и, соответственно, максимальное уменьшение толщины стенки балки ЛСТК, что приводит к уменьшению расхода материала.
Многочисленные изучения металлических балок продемонстрировали, что же в случае если стенка балки утрачивает местную устойчивость, несущая способность балки не заканчивается. Возникающие местные выпучивания и другие формы и виды локальной (местной) потери устойчивости определенной области элемента, устраняются в последствии при снятии нагрузки, в случае если стенка работает упруго. Гибкость стенки в подобных балках (соотношение высоты к толщине) берется в границах 300-400, вместо 80-150 в обычных составных балках.
Удельная часть металла, приходящаяся на стенку балки ЛСТК, уменьшается с 45-55% до 23-25%, материал концентрируется в поясах, где эффективность его использования существенно выше, чем в стенке.