Тюменский индустриальный

КОРСУН Н.Д., ЕРЕНЧИНОВ С.А., ПРОСТАКИШИНА Д.А., ТЯКИН Д.Р.
 
АДАПТАЦИЯ СТАНДАРТНЫХ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ 
ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 
ТОНКОЛИСТОВОЙ СТАЛИ ГНУТОГО ПРОФИЛЯ 
Корсун Н.Д., канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные 
конструкции», [e-mail]. 
Еренчинов С.А., канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные 
конструкции», [e-mail]
.
Простакишина Д.А., ассистент кафедры «Строительные конструкции», 
[e-mail]. 
Тякин Д.Р., магистрант, [e-mail]. 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
В статье рассматривается проблема применения стандартных методов 
испытаний для определения механических характеристик тонколистовой стали гнутого 
профиля. 
Ключевые слова:
тонколистовая сталь гнутого профиля, лёгкие стальные тонкостенные 
конструкции, ЛСТК, тонкостенные холодногнутые профили.
Как показывает практика, конструкции из тонколистовой стали 
эффективно используются в отечественной отрасли гражданского и 
промышленного строительства. Множество преимуществ данных 
конструкций в совокупности с развитием металлургического комплекса 
способствуют тому, что ЛСТК является одной из наиболее перспективных 
технологий на сегодняшний день.
Основной проблемой для дальнейшего развития данных 
конструкций 
является 
несовершенство 
отечественных 
норм, 
регулирующих их применение и расчет. В частности, допускаются 
условности в определении механических свойств тонколистовой стали. 
Согласно [1] при расчете рекомендуется учитывать неравномерное 
распределение механических свойств по сечению профилей, определяемое 
экспериментальным путем. 
Опираясь на исследования [2, 3], проводимые в данном направлении, 
можно сделать вывод о наличии зон упрочнения по сечению профиля, а, 
следовательно, и резервов несущей способности данных конструкций. 
Выделяются три характерные зоны сечения профиля, в которых 
происходит его упрочнение: 1) зона гиба, для которой характерно 
максимальное упрочнение; 2) прямолинейные участки, прилегающие к 
зоне гиба, длиной (3
÷
6)
t
; 3) 
прямолинейные участки, отстоящие от зоны 
гиба более чем на (3
÷
6)
t
.
115 

---

Так как методики, отраженные в теоретических исследованиях, 
имеют широкий диапазон значений как по размерам участков, так и по 
коэффициентам упрочнения, актуальным является экспериментальное 
исследование изменения механических характеристик стали по сечению 
тонколистового гнутого профиля. 
В качестве объекта исследования рассматривается образец ЛСТК 
сигма-профиля АРС ПС-300-80-2,5 по ТУ 1120-011-54108389-2014, 
изготовленный методом холодной катки на профилегибочных станках. 
Номинальные значения показателей механических характеристик стали 
марки 350 по ГОСТ Р 52246-2004 толщиной проката 2,5 мм приведены в 
таблице 1. 
Таблица 1 
Механические свойства проката 
Марка 
проката 
Временное 
сопротивление 
разрыву σ
в
, Н/мм
2
Предел 
текучести σ
0.2
, 
Н/мм
2
Относительное удлинение δ, %, 
для проката толщиной 2,5 мм 
350 
не менее 420 
не менее 350 
не менее 16 
Для определения механических свойств стали принято 
использование двух методов испытаний с последующим сравнением 
полученных результатов: 
1. 
Определение временного сопротивления стали путем измерения 
твердости на поверхности образца по шкале Бринелля динамическим 
твердомером ЭЛИТ-2Д согласно [4], так как методика, представленная в 
ГОСТ 22761-77 [5], справедлива только для испытаний твердомерами 
статического действия.
2. 
Определение механических свойств образца путем испытания на 
растяжение согласно ГОСТ 1497-84 [6] и ГОСТ 11701-84 [7].
В ходе разработки программы испытаний было выявлено, что 
данные методы не адаптированы для применения к образцам из 
тонколистовой стали.
В частности, при определении твердости поверхности образцов по 
стандартному методу [4] необходимо соблюдение ряда условий: 
- 
толщина образца должна быть более 20 мм, масса образца более 2 
кг; 
- 
при измерениях твердости на образцах с изогнутой поверхностью, 
радиус кривизны должен быть не 15 мм и др. 
Для стандартного метода испытания сталей на растяжение [5, 6] 
также наблюдаются некоторые неточности, а именно: для испытания 
необходимо использовать образец размерами 30
×
(180
÷
300) мм [6], что не 
соответствует геометрических размерам профиля, в то же время, рабочая 
длина образца составляет 110 мм, при этом все проводимые измерения 
116 

---

должны соответствовать [6], согласно которому толщина испытываемых 
образцов должна составлять не менее 3 мм.
Поэтому для получения корректных результатов и решения 
поставленной проблемы требуется разработка плана эксперимента, 
который будет служить адаптацией стандартных методов определения 
механических характеристик для тонколистовой стали гнутого профиля. 
В рамках эксперимента предлагается следующее: 
1. 
Измерение твердости на поверхности образца измерителем 
твердости ЭЛИТ-2Д по шкале Бринелля (HB).
Перед экспериментом образцы фиксируются на массивной опоре 
через слой консистентной смазки – солидола, при этом поверхность 
образца предварительно очищается от цинкового покрытия (Рис. 1).
Для определения твердости необходимо производить серию из пяти 
ударов, разница между крайними значениями, которых не должна 
превышать 
△
HB 
= 45 МПа, после чего определяется среднее 
арифметическое этих значений. Для статистической обработки результатов 
согласно [7] необходимо произвести серию экспериментов (>50) для 
каждой из зон. 
Рис. 1. Фрагмент сигма-профиля 
2. 
Испытание образца путем растяжения с применением методов 
ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 11701-84 в разрывной машине И1147М-50-01-1.
Для проведения эксперимента на образце гнутого профиля в его 
сечении выделяются следующие характерные зоны (Рис. 2): 1) в местах 
гиба под углом 90
°
; 2) в местах гиба под углом 136
°
; 3) участки, 
примыкающие к угловым зонам 90
°
на расстоянии до 6
t
; 4) 
прямолинейные участки на полках профиля; 5) участки, примыкающие к 
угловым зонам 136
°
на расстоянии до 6
t
; 6) участки, примыкающие к 
угловым зонам 136
°
на расстоянии от 6
t
до 12
t
; 7) участки, примыкающие 
к угловым зонам 136
°
, находящиеся на промежуточном элементе 
жесткости; 8) прямолинейные участки стенки профиля. Для проведения 
испытаний с фрагмента сигма-профиля отбираются образцы шириной 15 
мм, длиной 180 мм вдоль проката. Предельное геометрическое отклонение 
117 

---

согласуется с [7], для статистической обработки результатов эксперимент 
необходимо произвести для серии образцов (>50) для каждой из зон. 
Рис. 2. Характерные зоны сечения для учета механических свойств материала 
После 
проведения 
эксперимента 
требуется 
сделать 
сопоставительный анализ полученных результатов. 
Таким образом, разработанная программа испытаний представляет 
собой адаптацию стандартных методов, которая в перспективе может 
решить проблемы их применения для тонколистовой стали гнутого 
профиля. 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых 
оцинкованных 
профилей 
и 
гофрированных 
листов. 
Правила 
проектирования: СП 260.1325800.2016: утв. Минстрой России 03.12.16: 
ввод. в действие с 04.06.17. - Москва, 2016. – 124 с. 
2. 
Тришевский, И. С. Изменение механических свойств в процессе 
профилирования / И. С. Тришевский, В. В. Клепанда // Механические 
свойства гнутых профилей проката. – 1977. – С. 58-61. 
3. 
Богоявленский, К. Н. Определение механических свойств 
листовых материалов для расчета маршрутов холодного деформирования/ 
К.Н. Богоявленский, А. К. Григорьев // Труды ЛПИ. – 1963. - Вып. 222. - 
С. 133-138. 
4. 
Измеритель твердости динамический ЭЛИТ-2Д. Руководство по 
эксплуатации: РЭ 427113-003-20872624-2011. – Екатеринбург, 2011. – 14 с. 
5. 
Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю 
переносными твердомерами статического действия: ГОСТ 22761-77. – 
Введ. 1979–01–01 – Москва: ИПК Изд-во стандартов, 2003. – 26 с.
6. 
Металлы. Методы испытаний на растяжение: ГОСТ 1497-84. – 
Введ. 1986–01–01. – Москва: Стандартинформ, 2008. – 28 с.
7. 
Металлы. Методы испытания на растяжение тонких листов и лент: 
ГОСТ 11701-84. – Введ. 1986–01–01. – Москва: Изд-во стандартов, 1993. – 
15 с. 
118 

---

УДК 624.012