Рисунок 1. Принципиальная схема вогнутого шва. Обозначения: 1 - слой герметика, 2 - стыкуемые строительные элементы, 3 - опорная прокладка.
Эскиз шва такой формы можно встретить чуть ли не в каждом альбоме типовых конструкций и во многих деталировках мест соединений. "Вогнутость" стала общим местом: наш опыт показывает, что даже в обычном разговоре двух инженеров эскизируемый ими "на коленке" шов окажется, скорее всего, именно вогнутым. Привычным стало представление о том, что вогнутость нужна для создания оптимальных условий работы герметика и увеличения срока службы шва. Специалисты нашей компании, более двадцати лет занимающейся разработкой и производством герметиков, знают, что такое представление ошибочно. На самом деле все наоборот: вогнутость сокращает срок службы и делает шов менее надежным.
Как часто бывает с мифами, представление о "полезности" мениска в шве рассыпается в пыль просто при непредвзятом взгляде на ситуацию, открывающем то, что почти всегда упускается из виду и что является причиной пониженной работоспособности вогнутых швов - изменение размера шва при практических деформациях никак не зависит от жесткости материала шва (герметика). В самом деле: подвижность шва в таких узлах, как, например, монтажный шов окна, связана с силовыми факторами, на порядки превышающими по величине возможное сопротивление этого шва*. Герметик попросту не является конструкционным (то есть задающим конструкционные параметры объекта) материалом!
Таким образом, анализ влияния геометрии поперечного сечения шва на его срок службы должен исходить из того, что шов БУДЕТ РАСТЯНУТ на заданную величину, не зависящую от свойств герметика. То есть внешним агрессивным фактором будет деформация материала шва: чем выше относительное удлинение (истинная деформация) какого-либо участка шва, тем меньше срок его службы и больше риск аварийного разрыва этого участка.
Рисунок 2. Модели сечений швов: 1 - плоское сечение; 2 - вогнутое сечение малой кривизны; 3 - вогнутое сечение сверхбольшой кривизны.
Обозначения: lo - длина сечения до растяжения, l - длина сечения после растяжения.
На рисунке 2 показаны сечения плоского и двух вогнутых, с разной кривизной, швов, где толстыми линиями обозначен контур сечения до деформации растяжения, тонкими - после нее. Геометрические размеры в данной модели выбраны следующим образом: ширина всех трех сечений (ширина шва) – одинакова, высота (толщина шва) плоского сечения равна минимальной высоте вогнутых сечений. Пусть Вас не смущает фантастически-абстрактный вид третьего сечения (с большой кривизной). Это – специально сделанное преувеличение: такого, надеемся, нельзя встретить в практике, но в данном случае это "преувеличенное" сечение поможет понять нашу аргументацию.
Сначала рассмотрим два вогнутых сечения. Их кривизна настолько различна, что легко представить, что произойдет при одинаковом растяжении швов с таким сечением. Краевые участки более вогнутого шва очень массивны в сравнении с его центральным участком, из-за чего центральный слой "примет" все удлинение шва на себя и весьма быстро разрушится. Это пример настолько знаком каждому ребенку по какой-нибудь игре с пластилином, глиной или чем-то подобным, что, как показывает опыт использования этого примера, очень легко осознается. Но отсюда легко выводится и следующий тезис: с уменьшением кривизны сечения оно будет выдерживать всё большее растяжение без разрушения.
Пределом уменьшения кривизны вогнутого шва является, понятно, плоский шов с сечением, равным минимальному исходному сечению вогнутого шва. Таким образом, без всяких "умных" формул разрушается привычное представление о преимуществах вогнутого шва (впрочем, тезис про вогнутость еще проще опровергается с помощью "умных" формул).
А поскольку критерием истины, как известно, является практика, представляем Вам фото эксперимента на моделях сечения шва (рисунок 3). Модели выполнены из эластичной резины с нанесенной «сеткой» для оценки деформации различных участков моделей. Ширина самого узкого участка вогнутой модели равна ширине плоской модели. После одинакового растяжения моделей деформация центрального участка вогнутой модели значительно больше, чем у плоской, что полностью соответствует приведенным выше «теоретическим» выводам.
Рисунок 3.
Почему же швы на бесчисленных чертежах, схемах, эскизах и в нашей стране, и за рубежом зачастую оказываются вогнутыми?
Причины просты. Внутренняя сторона шва формируется опорной прокладкой, сделать которую плоской в рабочем положении вряд ли возможно. То есть внутренняя вогнутость – это неизбежное зло. А внешняя сторона, как правило, в практике оказывается все-таки плоской – если нет указания делать ее «вогнуто-оптимальной» с помощью специального инструмента. То есть наружную сторону рисуют такой «вогнутой», скорее всего, просто по привычке…, или, как говорится, «для красоты».
* Более того – попытка использовать для заделки стыка излишне жесткий материал обречена на провал: герметик, из-за возникающих напряжений, либо оторвется от опорных поверхностей, либо разрушится. Нам доводилось наблюдать и более опасное следствие применения слишком жесткого и прочного герметика: на контактной с ним поверхности разрушался материал бетонных панелей. Но такое явление, распространенное еще лет десять назад, теперь встречается крайне редко – видимо, сказывается повышение компетентности изготовителей герметиков.
