Окна для Всех Новости/Статьи Статьи

Рифленое армирование ПВХ профиля

Повертаючись до питання рифленого армування ПВХ профілю

Поряд з армувальним профілем з прямого металу, на віконному ринку існує, активно пропагується і досить широко використовується профіль, виготовлений з рифленого металевого листа. Пропагандисти цього профілю стверджують, що якщо взяти тонкий лист металу, зробити на ньому рифлення у вигляді періодично повторюваних вм'ятин і опуклостей, потім з нього виготовити армувальний профіль, то цей армувальний профіль буде такий же жорсткий, як і виготовлений з товстого прямого металу. Посилаються вони, при цьому, на результати досліджень, проведених у вересні 2000 року в Дослідницькому будівельному центрі. Питання, насправді, цікаве і його варто розглянути більш детально.

Справа в тому, що, якщо момент інерції такого профілю розрахувати, хоч і вельми складно, але, в принципі, можливо, то з модулем пружності і розрахунком величини прогину, виникає деяка невизначеність. Суть проблеми полягає в тому, що наведена вище (в раніше опублікованій статті) методика розрахунків призначена виключно для роботи з прямими профілями. Модуль пружності, що є характеристикою матеріалу, показує поведінку стрижня під навантаженням. Саме стрижня що розтягується чи згинається, а ніяк не пружини. Під час згинанні профілю, одна його сторона піддається стисканню, а інша, - розтягуванню. Відомо, що прямий стрижень розтягнути значно складніше, ніж пружину того ж перетину і виготовлену з того ж матеріалу. Профіль, що складається з прямих елементів, повинен чинити більший опір вигинаючому впливу, ніж профіль, що складається з пружинних елементів. Рифлений металевий лист володіє, частково, властивостями пружини, на відміну від прямого листа.

Отже, профіль, виготовлений з рифленого листа повинен бути менш жорстким у порівнянні з профілем, виготовленим з прямого металевого листа тієї ж товщини. Як же бути з результатами порівняльних випробувань, на які посилаються виробники та продавці рифленого армувального профілю? При ретельному вивченні звіту № ВТС 11186S, в якому описуються ці випробування та їх результати, можна з'ясувати, що випробувались не віконні армувальні профілі, а армувальні профілі, призначені для гіпсокартонних перегородок. У процесі порівняльних випробувань, перегородки, з використанням порівнюваних профілів піддавалися впливам, не відповідним характерним впливам, яким під час експлуатації піддаються вікна з ПВХ профілю. Найбільш близьким до впливу вітрових навантажень, було вимірювання прогину від бокового удару по перегородці великим м'яким тілом. Ось витяг з цього звіту. Першими показані результати прямого профілю, другими, - результати випробувань перегородки з рифленим армувальним профілем.

Дані проведених випробувань

 

11186-S

BS 5234: частина 2: 1992, додаток Е & DIN 4103: частина 1: 1984, секція 4.3

Пошкодження структури двох перегородок Rigips висотою 2,5 м і товщиною 125 мм від удару великим м'яким тілом.

Один армуючий профіль - Махi CW 100-06, а інший - HADLEY UltraSteelтм CW 100-055.

Код випробування: 11186 S

Дата випробування: 6 вересня 2000

Ударна позиція: Дивись малюнок

Сторона удару (сторона в)

Введення армуючих профілів Махi CW 100-06 в перегородку RIGIPS товщиною 125 мм.

Вимірювання прогину проводилось від позиції удару з іншої сторони перегородки (частина А)

 

Номер удару

Зниження висота, мм

Вигин, мм

Кінцевий, мм

Спостереження

11186i

100

9.06

0.5

Тріщина вздовж ширини стику

11186j

200

13.74

0.5

Друга тріщина (частина А) RHS у верхній частині перегородки - довжина 150 мм.

11186k

300

23.72

4.93

Тріщина в місці удару - довжина 150 мм. Бік центральної стійки пошкоджений (позиція при ударі)

11186l

400

31.56

4.85

Тріщина при ударі - довжина 600 мм.

11186m

500

41.86

4.21

Центральне пошкодження стійки.

11186n

600

49.12

Не зафіксовано

Друга тріщина (сторона В) паралельно стику - довжина 250 мм.

 

Додатковий вимір відхилень базується на спостереженнях, проведених з обох сторін перегородки.

 

Удар
Висота, мм

Ліва сторона

Права сторона

Максимальне відхилення, мм

Загальний зсув рівноваги, мм

Максимальне відхилення, мм

Загальний зсув рівноваги, мм

100

1.5

2.5

3

4.5

200

2.5

4

4

5.5

300

5

6

6

8

400

5

7

8

10

500

6.5

8.5

11

13

600

7

10

26

28.5

 

Введення профілів HADLEY UltraSteelтм CW 100-055 в перегородку RIGIPS товщиною 125 мм.

Вимірювання прогину проводилось від позиції удару з іншої сторони перегородки (частина А)

 

Номер удару

Зниження висота, мм

Вигин, мм

Кінцевий, мм

Спостереження

11186a

100

12.99

0.15

Без пошкоджень

11186d

200

18.46

1.48

Без пошкоджень

11186e

300

30.61

4.21

Тріщина вздовж ширини стику (частина А) Центральна стійка пошкоджена (позиція при ударі)

11186f

400

41.72

3.71

Тріщина при ударі вздовж ширини стику.
Центральне пошкодження стійки.

11186g

500

49.17

2.85

Друга тріщина (сторона А) паралельно стику - довжина 3000 мм ..

11186h

600

57.67

4.05

Інших спостережень немає.

 

Вимірювання відхилень проводилося з обох сторін перегородки.

 

Удар
Висота, мм

Ліва сторона

Права сторона

Максимальне відхилення, мм

Загальний зсув рівноваги, мм

Максимальне відхилення, мм

Загальний зсув рівноваги, мм

100

3

4.5

4

6

200

4

6

5

7

300

7

8.5

8

10

400

7.5

10

9.5

13

500

9

13

12.5

16.5

600

11.5

14.5

16

20.5

 

Порівнявши показники вигинів, за рівних величинах впливу, можна побачити, що перегородка з рифленим армувальним профілем прогиналася, під час удару в середньому, на 24,58% сильніше, ніж перегородка з прямим армувальним профілем. Що підтверджує наші припущення. Залишкові деформації перегородки з рифленим армувальним профілем були меншими, ніж деформації перегородки з прямим профілем, що теж характерно для різної поведінки прута і пружини після зняття навантаження. Цілком можливо, що для гіпсокартонних перегородок, мінімізація залишкових деформацій і дуже важлива, але при виробництві вікон, набагато більшу роль відіграє прогин під час впливу навантаження, а не після його зняття. Для того, щоб розвіяти всі сумніви, з приводу зміцнення армувального профілю рифленням металу або відсутності цього зміцнення, мною був поставлений дослід. Для досліду були використані два зразка армувального профілю однакових габаритних розмірів і з однаковою товщиною стінки. Один зразок був виготовлений з рифленого металу, інший - з прямого. Якщо вірити запевненням продавців рифленого профілю, рифлений, за решти рівних умов, мав би бути жорсткішим гладкого на 20-25%, але результат виявився діаметрально протилежним. Спочатку, обидва зразка були закріплені у вигляді консолей і навантажені рівною вагою. Профілі піддавалися навантаженню по осі Х і по осі У. В обох випадках профіль виготовлений з рифленого металу прогнувся сильніше. Потім, профілі були розміщені у вигляді балок і теж навантажені рівним вагою. У цьому положенні рифлений профіль також прогнувся сильніше прямого.

З усього цього напрошується попередній висновок: армувальний профіль, виготовлений з рифленого металевого листа, не є більш жорстким, ніж профіль, виготовлений з прямого листа тієї ж товщини. Більше того, з двох армувальних профілів, один з яких виготовлений з рифленого листа, а другий з прямого тієї ж товщини, жорсткішим є гладкий профіль.

Ймовірно, зміцнення накаткою під час рифлення, яке викликає нагартованність поверхні профілю, має місце, тобто формально, такий профіль повинен бути міцніше і жорсткіше. Але фактор зміни геометрії профілю і фактичне перетворення гладкого стрижня в пружинячий елемент перевищує досягнуте за рахунок накатки мікрозміцнення профілю. Очевидно, що застосовуваний зараз малюнок і висота рифлення не годиться для вікон. Цілком можливо, ситуація може бути виправлена підбором спеціальної геометрії для накатки малюнка - наприклад, поздовжні канавки або мікрорельєф, що однозначно зробить дорожчим рифлений профіль. Ясно, що нинішні рифлені профілі менш жорсткі і не годяться для заміни прямих підсилюючих профілів в ПВХ-вікнах.

Звичайно, результати дослідів, проведених мною, не є науково достовірними та обґрунтованими. Проте, крім них існують ще результати порівнювальних досліджень, які були проведені в умовах серйозних лабораторій солідних та визнаних випробувальних центрів. Наприклад протоколи порівняльних випробувань у Центрі експериментальної механіки Пермського Національного Дослідного Політехнічного Університету та Випробувальної Лабораторії Інституту Механіки Суцільних Середовищ Уральського Відділення Російської Академії Наук. Матеріали та результати були люб'язно надані Єлдашовим Юрієм Олександровичем – ініціатором проведення цих випробувань.

Наводжу матеріали порівняльних досліджень проведених у Центрі експериментальної механіки Пермського Національного Дослідного Політехнічного Університету:

 

progibВипробування на три точковий вигин виконано на універсальній електромеханічній випробувальній системі Instron 5882. Датчик навантаження (± 100 кН) забезпечує точність вимірювання навантаження 0,5% від вимірюваної величини в діапазоні від 0,2% до 1% і 0,4% в діапазоні від 1 до 100% номінальної потужності датчика.

stendВипробування проведено на 7 зразках профілю: зразки № 1 і 2-метал після прокатки (структурований) товщиною 1 мм, зразки № 3 і 4 - метал товщиною 1 мм, зразки № 5 і 6 - метал товщиною 1,1 мм, зразок № 13 - два зварених п-образних профілі (товщина металу 0,45 мм). Зразки встановлювалися на більшу сторону на циліндричні опори діаметром 25 мм, відстань між опорами 340 мм. Навантаження здійснювалося індентором циліндричної форми діаметром 25 мм

vetrovaya nagruzkaПеред випробуванням до зразка прикладається попереднє навантаження 10 Н, після чого проводиться навантажування із постійною швидкістю переміщення захоплення 5 мм / хв. У процесі випробування реєструється переміщення (прогин) по вбудованому датчику випробувальної машини і навантаження. У результаті випробувань 7 зразків отримані діаграми навантаженості, наведені на рис. 3 в координатах «навантаження - прогин».

 

Діаграму навантаженості зразків під час три точкового вигину наведено на мал. 1.

 

diagramma-nagruz-progib

Мал. 1 Діаграма навантаженості зразків під час три точкового вигину.

 

Для зіставлення зразків визначені значення їх жорсткості в діапазоні навантаження 50 - 200 Н з використанням апроксимації за лінійним законом. В результаті отримані дані, представлені в таблиці 1

На мал. 2 представлений приклад апроксимації даних випробувань три точкового вигину зразків профілів прямою лінією для визначення коефіцієнта жорсткості.

 

diagramma-aproxim

Мал. 2 Лінійна апроксимація даних випробувань в діапазоні навантажень 50 - 200 Н

 

Таблиця 1. Значення жорсткостей зразків при три точковому вигині, визначеної в діапазоні навантаження 50 - 200 Н.

 

Маркування зразку

Діапазон навантаження, Н

Жорсткість, Н/мм

1

50 – 200

70,8

2

50 – 200

119,3

3

50 – 200

287,5

4

50 – 200

169,0

5

50 – 200

229,4

6

50 – 200

217,3

13

50 – 200

251,3

Як можна побачити, в результаті рифлення профілю показник жорсткості значно зменшився – приблизно вдвічі.

Протокол порівняльних випробувань профілів на три точковий вигин Випробувальної Лабораторії Інституту Механіки Суцільних Середовищ Уральського Відділення Російської Академії Наук значно лаконічніший але не менш показовий.

Об'єкт випробувань - Підсилювальні вкладиші двох типів - структуровані товщиною 1,0 мм та прямі товщиною 1,0 мм і 1,2 мм.

Вид випробувань – три точковий вигин.

 

progib-2

Мал. 3 Схема навантаження зразків.

 

grafik-nagr

Мал. 4 Графік навантаження зразків однакової товщини.

 

grafik-nagr-2 

Мал. 5 Графік навантаження зразків різної товщини.

 

Висновок за результатами випробувань - структурування профілю не призводить до підвищення опору при згині.

 

Спираючись на все вище викладене можна з усією відповідальністю зробити остаточний висновок : Армувальний профіль, виготовлений з рифленого металевого листа, не є більш жорстким, ніж профіль, виготовлений з прямого листа тієї ж товщини. Більше того, з двох армувальних профілів, один з яких виготовлений з рифленого листа, а другий з прямого тієї ж товщини, жорсткішим до вигину є гладкий профіль. Заміна у ПВХ-вікні прямого армувального профілю на рифлений тієї ж товщини призводить до зменшення стійкості вікна до вигину під впливом вітрових навантажень.

Козенко Віктор Валерійович

Незалежний експерт

 
Любое копирование, в т.ч. отдельных частей текстов или изображений, публикация и републикация, перепечатка или любое другое распространение информации с сайта www.okna-shop.com.ua, в какой бы форме и каким бы техническим способом оно не осуществлялось, строго запрещается без предварительного письменного согласия со стороны администрации ресурса. Допускается цитирование материалов сайта www.okna-shop.com.ua без получения предварительного согласия, но в объеме не более одного абзаца и с обязательной прямой, открытой для поисковых систем гиперссылкой на www.okna-shop.com.ua в первом абзаце текста.
Яндекс.Метрика
Адресс компании продажи пластиковых окон в Киеве, Украина

Украина, г. Киев

(096) 96-21-5-21