Неравноценная замена: о жесткости рифленого армирующего профиля в ПВХ-окнах
Те, кто оправдывает применение такого профиля в качестве усилителя жесткости,
утверждают, что если взять тонкий лист металла, сделать на нем рифление
в виде периодически повторяющихся вмятин и выпуклостей, затем из него
изготовить армирующий профиль, то этот армирующий профиль будет такой
же жесткий, как и изготовленный из толстого гладкого металла.
Ссылаются они при этом на результаты исследований, проведенных в сентябре
2000 года в Исследовательском строительном центре. Вопрос на самом деле
интересный, и его стоит рассмотреть более детально.
Дело в том, что, если момент инерции такого профиля рассчитать, хоть и
весьма затруднительно, но, в принципе, можно, то с модулем упругости и
расчетом величины прогиба возникает некоторая неопределенность.
Суть проблемы состоит в том, что методика расчетов предназначена исключительно
для работы с гладкими профилями. Модуль упругости, являющийся характеристикой
материала, показывает поведение стержня под нагрузкой. Именно растягиваемого
стержня, а никак не пружины. При изгибании профиля одна его сторона подвергается
сжатию, а другая — растяжению. Известно, что прямой стержень растянуть
значительно сложнее, чем пружину того же сечения и изготовленную из того
же материала.
Профиль, состоящий из прямых элементов, должен оказывать большее сопротивление
изгибающему воздействию, чем профиль, состоящий из пружинных элементов.
Рифленый металлический лист обладает отчасти свойствами пружины, в отличие
от гладкого листа. Следовательно, профиль, изготовленный из рифленого
листа должен быть менее жестким по сравнению с профилем, изготовленным
из гладкого металлического листа той же толщины.
Как же быть с результатами сравнительных испытаний, на которые ссылаются
изготовители и продавцы рифленого армирующего профиля? При изучении отчета
№ ВТС 11186S, в котором описываются эти испытания и их результаты, можно
выяснить, что испытывались не оконные армирующие профили, а армирующие
профили, предназначенные для гипсокартонных перегородок.
В процессе сравнительных испытаний перегородки с использованием сравниваемых
профилей подвергались воздействиям, не соответствующим характерным воздействиям,
которым при эксплуатации подвергаются окна из ПВХ-профиля.
Наиболее близким к воздействию ветровых нагрузок было измерение прогиба
от бокового удара по перегородке большим мягким телом. Выдержка из этого
отчета представлена во врезке 1. Первыми показаны результаты гладкого
профиля, вторыми — результаты испытаний перегородки с рифленым армирующим
профилем.
|
Врезка 1 Данные проведенных испытаний
 Введение профилей ХХХХ ХХХХ в перегородку RIGIPS толщиной 125
мм. Измерение прогиба проводилось от позиции удара с другой стороны
перегородки (часть А)  Дополнительное измерение отклонений базируется на наблюдениях,
проведенных с обеих сторон перегородки  Введение профилей YYYY YYYY в перегородку RIGIPS толщиной 125
мм. Измерение прогиба проводилось от позиции удара с другой стороны
перегородки (часть А)  Измерение отклонений проводилось с обеих сторон перегородки  |
Сравнив показатели прогибов при равных величинах воздействия, можно увидеть,
что перегородка с рифленым армирующим профилем прогибалась в среднем на
24,58% сильнее, чем перегородка с гладким армирующим профилем, что подтверждает
наши предположения.
Остаточные деформации перегородки с рифленым армирующим профилем были
меньше, чем перегородки с гладким профилем, что тоже характерно для различного
поведения прута и пружины после снятия нагрузки. Возможно, что для гипсокартонных
перегородок минимизация остаточных деформаций и очень важна, но при производстве
окон гораздо большую роль играет прогиб во время воздействия нагрузки,
а не после ее снятия.
Для того чтобы развеять все сомнения по поводу упрочнения армирующего
профиля рифлением металла или отсутсвия этого упрочнения, был поставлен
опыт. Для опыта были использованы два образца армирующего профиля одинаковых
габаритных размеров и с одинаковой толщиной стенки. Один образец был изготовлен
из рифленого металла, другой — из гладкого. Сначала оба образца были закреплены
в виде консолей и нагружены равным весом (рис. 1). Профили подвергались
нагрузке по оси X и по оси Y. На фотографиях видно, что в обоих случаях
профиль, изготовленный из рифленого металла, прогнулся сильнее.
Затем профили были размещены в виде балок и тоже нагружены равным весом
(рис. 2). В этом положении рифленый профиль тоже прогнулся сильнее гладкого.
Рис. 1
Рис 2.
Из всего этого напрашивается вывод: армирующий профиль, изготовленный
из рифленого металлического листа, не является более жестким, чем профиль,
изготовленный из гладкого листа той же толщины. Более того, из двух армирующих
профилей, один из которых изготовлен из рифленого листа, а второй из гладкого
той же толщины, более жестким является гладкий профиль.
Вероятно, упрочнение накаткой при рифлении, которое вызывает нагартованность
поверхности профиля, имеет место, т.е. формально такой профиль должен
быть прочнее и жестче. Но фактор изменения геометрии профиля и фактическое
превращение гладкого стержня в пружинящий элемент превышает достигнутое
за счет накатки микроупрочнение профиля.
Очевидно, что применяемый сейчас рисунок и высота рифления не годится
для окон. Вероятно, ситуация может быть исправлена подбором специальной
геометрии для накатки рисунка — например, продольные канавки или микрорельеф,
что однозначно удорожит рифленый профиль. Ясно, что нынешние рифленые
профили менее жестки и не годятся для замены гладких усиливающих профилей
в ПВХ-окнах.
Для подтверждения этого вывода, конечно, следует провести цикл серьезных
лабораторных исследований. Эта работа обязательно будет проведена, и ее
результаты будут опубликованы.
Любая попытка сэкономить на материале армирующего профиля при изготовлении
окон из ПВХ, в конечном итоге, неизбежно приводит к резкому снижению прочностных
характеристик готового изделия.
Виктор Козенко,
руководитель независимого экспертно-консультационного центра «VikVal
