|
Файбушевіч С.І., канд.техн.наук,
Представництво «Профайн ГмбХ» в Україні
Останнім часом в деяких спеціалізованих журналах (в тому числі і в № 31 (1) 2008 журналу «Віконні технології», в № 2 (43) 2008 журналу «Вітрина») була опублікована інформація про випробування профілів з різною товщиною стінок. Дослідження, як нам здалося, носили рекламний характер, і особливих претензій до коректності викладу фактів, а особливо висновків на підставі викладених фактів можна було б не пред'являти. Однак після того, як ця ж сама інформація була направлена до Кабінету Міністрів України з проханням внести зміни до чинного в Україні ДСТУ на профіль ПВХ для вікон та дверей (а саме, прибрати зі стандарту профіль з товщиною стінок класу «В»), ми вирішили взяти участь в обговоренні даної проблеми.
Трохи хронології щодо появи різних вимог до товщині стінок профілю:
- NormaLication francaice Р24500 введений в дію в 1992 році; норма до товщини стінки лицьової поверхні профілю дорівнює 2,7-0,2 мм;
- RAL GZ 716/1 «Віконні профілі з пластмас» введений в дію в жовтні 1998 року, в ньому з'явилася нова, більш висока норма до товщини стінки лицьової поверхні профілю рівна 3,0-0,2 мм;
- ДСТУ Б В.2.6-15-99 «Вікна та двері полівінілхлорідні» введений в дію в грудні 1999 року; вимога до товщини стінки лицьової поверхні профілю - 3,0-0,2 мм;
- ГОСТ 30673-99 «Профілі ПВХ для віконних і дверних блоків» введений в дію в січні 2001 року, в ньому з'явилося три класи по товщині стінки лицьової поверхні профілю: клас «А» - 3,0 +01-03 мм; клас « В »- 2,7 +01-03 мм; клас« С »- товщина не нормується;
- DIN EN 12608:2003 «Профілі з PVC-U для віконних і дверних блоків» введений в дію в квітні 2003 року, в ньому регламентовано три класи по товщині стінки лицьової поверхні профілю: клас «А» - 3,0-0,2 мм; клас «В» - 2,7-0,2 мм; клас «С» - товщина не нормується;
- ДСТУ Б В.2.7-130: 2007 «Профілі ПВХ для огороджувальніх будівельних конструкцій» введений в дію в квітні 2007, в ньому регламентовано два класи по товщині стінки лицьової поверхні профілю: клас «А» - 3,0-0,2 мм ; клас «В» - 2,7-0,2 мм;
- RAL GZ 716/1 «Віконні профілі з пластмас» (нова редакція) введена в дію в березні 2008 року; в цій редакції регламентовано два класи по товщині стінки лицьової поверхні профілю: клас «А» - 3,0-0,2 мм ; клас «В» - 2,7-0,2 мм.
Таким чином, у всіх сучасних версіях вищенаведених стандартів, присвячених профілям ПВХ для вікон та дверей, регламентовано як мінімум два класи по товщині стінок профілю - клас «А» і клас «В».
У згаданих у преамбулі публікаціях наводяться результати трьох видів випробувань:
№ 1 - міцність кутового з'єднання;
№ 2 - міцність (виривання) верхньої петлі;
№ 3 - випробування на прогин нижній поперечки стулки.
Коментар до випробування № 1
Наводяться результати випробувань трьох серій зразків з різною товщиною стінок в кожній серії: 1 серія - з товщиною класу «А» (3,0-0,2 мм), 2 серія - з товщиною класу «В» (2,7-0, 2 мм) і 3 серія - з товщиною класу «С» (2,2-0,2 мм). Причому для всіх трьох серій заявляється мінімальне руйнівне зусилля (зусилля, яке повинні витримати всі зразки) рівне 3057 N. Аналіз додаткових матеріалів, люб'язно наданий авторами публікації, дозволяє зробити висновок про те, що Fsoll (N) = 3057 N відноситься до першої серії зразків з товщиною стінок класу «А».
У відповідності до вимог RAL-GZ 716/1 (частина 7, пункт Р.3.11.7) мінімальна руйнівна сила (Fcbc) визначається за формулою [1]:
 |
де:
W - момент опору профілю в напрямку додатка зусилля, в [мм3];
(Геометрична характеристика поперечного перерізу профілю, яка при зменшенні товщини стінок профілю також зменшується);
σmin - мінімальне руйнівне напруження, в [H/мм2];
(Для профілю з PVC-U величина постійна σmin = 35 H/мм2);
а - геометрична характеристика зразка для випробувань, в [мм];
(Величина постійна рівна [400 ± 2] мм);
е - відстань від нейтральної осі до крайніх волокон, в [мм];
(Геометрична характеристика профілю, яка при зменшенні товщини стінок профілю також зменшується).
Таким чином, аналізуючи формулу [1] і, особливо, пояснення до неї, ми можемо легко побачити, що зменшення товщини стінки профілю призводить до зменшення чисельника і збільшенню знаменника, тобто до зменшення мінімальної руйнує сили.
Іншими словами: чим тонше буде стінка - тим менше буде сила.
Оскільки автори аналізованої публікації надали розрахункове значення мінімальної руйнівної сили тільки для першої серії зразків, для двох, що залишилися серій визначимо цю силу приблизно, використовуючи результати аналогічних випробувань профільних систем класу «А» і «В», проведених в концерні «profine». Можна з певною мірою достовірності (по відсотковому відхиленню між серіями класу «А» та класу «В», що становить близько 8%) визначити розрахункові значення Fcbc для профілів всіх трьох серій:
Fsoll (N) 1 = 3057 N;
Fsoll (N) 2 = 2830 N;
Fsoll (N) 3 = 2620 N.
Щоб не приводити всю таблицю випробувань міцності кутових з'єднань, візьмемо тільки середні і мінімальні значення по всім трьом серіям (див. таблицю 1).
 |
Тепер ми можемо визначити запаси міцності (З.П.) зварних з'єднань в кожній із серій, порівнявши значення Fsoll (N) i (прийняті за 100%!) З середніми і мінімальними значеннями фактичних руйнуючих зусиль (*).
Які корисні висновки можна зробити з наведених у аналізованої публікації результатів випробувань трьох серій зразків і нашого аналізу цих результатів?
Висновок 1
Випробувані зразки профілів з товщиною стінок класу «А» та класу «В» володіють хорошим запасом міцності зварного з'єднання і можуть застосовуватися без внесення змін до конструктивного рішення або в сировинну композицію.
До речі, це цілком очікуваний висновок, оскільки для фахівців не є секретом той факт, що більше 30% профілю, продаваного на ринку ЄС, виготовляється в класі «В» по товщині стінки.
Висновок 2
Третя серія зразків з товщиною стінок класу «С» без проведення додаткових уточнених перевірочних розрахунків і, найвірогідніше, без внесення змін до конструктивного рішення або сировинну композицію застосовуватися не може.
Висновок 3
Теоретично ми можемо припустити таке співвідношення товщини стінки і конфігурації поперечного перерізу профілю, при якому буде виконуватися вимога [1], але величина Fcbc буде значно менше 2000 N, що може призвести до руйнування зварної конструкції при впливі так званих аварійних експлуатаційних навантажень. Щоб цього уникнути, в розрахунки необхідно було ввести величину безпечної мінімальної руйнівної сили.
Це було зроблено при розробці в 2008 році нової редакції ДСТУ на вікна та двері з ПВХ: для профілю рами F хв. безоп. = 1900 Н, для профілю стулки Fмін. безоп. = 2400 Н.
Висновок 4
Зменшення товщини стінки профілю безумовно призводить до зменшення площі його поперечного перерізу і, як наслідок, до зменшення міцності кутового з'єднання. Але тільки одне це міркування без проведення всього комплексу розрахунків (у тому числі і техніко-економічного аналізу) не дає нам право робити висновок про незастосовність або ненадійності конструктивного рішення профільної системи із зменшеною товщиною стінки.
Коментар до випробування № 2
Наводяться результати випробувань з визначення зусилля виривання петлі з профілів з різною (аналогічно випробуванню № 1) товщиною стінок. Робиться висновок про те, що «... чим товще профіль - тим міцніше буде триматися петля у профілі».
Безперечний висновок, якщо йдеться про одну сировинної композиції і про одне й те ж конструктивному вирішенні. Але де критерій? Яке мінімальне допустиме зусилля виривання? Який у кожному з трьох випадків виходить запас надійності?
 |
Коментар до випробування № 3
Що стосується випробування профілю стулки на прогин від ваги склопакету, то тут не можна погодитися ні з розрахунковою схемою проведення випробувань, ні з отриманими результатами. Скажіть, будь ласка, де ви бачили стулку шириною 1500 мм, на яку вагу від склопакета передається в одній точці, - точно посередині прольоту? Чи можливо при такій ширині стулки застосовувати профіль без металевого підсилювача? Причому, якщо випробовувати профіль без підсилювача, то і розміри прольоту повинні бути відповідними. І, нарешті, де критерій, за яким можна було б судити про запаси характеристик жорсткості профілю?
Коментар до зроблених в аналізованій публікації висновків
Дозволимо собі процитувати зроблені висновки:
«Висновки усіх цих досліджень такі, що при зменшенні товщини стінки ПВХ-профілю ми стикаємося з такими проблемами:
• зменшення міцності зварного шва;
• зменшення функціонального терміну;
• зменшення стійкості до впливу атмосферних впливів;
• зменшення ударної міцності;
• зменшення стабільності ».
1. «Зменшення міцності зварного шва» - чи відбудеться воно в результаті зменшення товщини стінок профілю? Відповідь: «Не станеться, оскільки міцність зварного шва як такого залежить від фізико-механічних характеристик профілю та технології зварювання». Якщо ж вести мову про зменшення міцності конкретного зварного з'єднання, то при зменшенні товщини стінок міцність цього з'єднання безумовно зменшиться (див. Висновок 4).
|
