A feszültség-nyúlási görbe az anyag mechanikai viselkedésének alapvető grafikus ábrázolása, és fő jellemzői közvetlen és mélyreható hatással vannak a H-gerendaelemek tervezésére.
.
1. Rugalmassági modulus (E): A merevségi állandó
Érték: Az A572 Grade 50 és Grade 60 esetében a rugalmassági modulus lényegében azonos: E ≈ 29 000 ksi (200 GPa). Ez a vaskristályrács sajátossága, és nem befolyásolja jelentősen a mérsékelt ötvözés vagy szilárdság.
Tervezési vonatkozás: Ez azt jelenti, hogy egy adott H-gerendaszakasz (pl. W18x35) pontosan ugyanolyan rugalmas merevséggel és behajlással rendelkezik üzemi terhelések hatására, függetlenül attól, hogy Gr.50 vagy Gr.60 acélból készül. A fokozat megválasztása nem teszi a gerendát "merevebbé". A nagyobb szilárdság előnye, hogy nagyobb terhelést képes elviselnielőttengedékeny, nem pedig az üzemi körülmények közötti lehajlás csökkentésében. Az elhajlás szabályozását a szakasz tehetetlenségi nyomatéka (I) és E, amely állandó.
2. Hozamszilárdság (Fy): A képlékeny alakváltozás kezdete
Gr.50: A hozam 50 ksi feszültségnél kezdődik.
Gr.60: A hozam 60 ksi feszültségnél kezdődik.
Következmény: Ez a 20%-kal magasabb stresszküszöb az alapvető gazdasági előny. Hajlításban lévő gerenda plasztikus nyomatékkapacitása (Mp=Fy * Z) egyenesen arányos Fy-vel. Ezért egy Gr.60 gerendának 20%-kal nagyobb a végső hajlítószilárdsága, mint a Gr.50 azonos szakaszának. Ez vagy kisebb, könnyebb szakaszt tesz lehetővé ugyanolyan szilárdság mellett, vagy nagyobb teherbírást.
3. Hozamfennsík és törzs keményedés
Mindkét minőség külön folyási platót mutat – a képlékeny deformáció tartománya közel állandó feszültség mellett a kezdeti folyást követően. Ez kulcsfontosságú a rugalmas viselkedéshez és a stressz újraelosztásához.
A fennsík hossza: A fennsík hosszát a hozam-/-szakítószilárdság aránya (Fy/Fu) befolyásolja. Az A572 Gr.50 tipikusan ~1,30 Fu/Fy aránnyal rendelkezik, és általában hosszabb, stabilabb platóval rendelkezik, mint a Gr.60, amelynek az aránya ~1,25. Ez egy finom, de fontos pont a szeizmikus tervezésben, ahol kiterjedt képlékeny deformációra van szükség.
4. Szakítószilárdság (Fu) és nyakkivágás
A hozamplató után az anyag húzószilárdságon megy keresztül (a feszültség az alakváltozással nő), amíg el nem éri a végső szakítószilárdságot (Fu).
Gr.50: Fu nagyobb vagy egyenlő, mint 65 ksi.
Gr.60: Fu nagyobb vagy egyenlő, mint 75 ksi.
A Gr.60 magasabb Fu értékét közvetlenül használják a csatlakozási tervezési számításokhoz (pl. blokknyírás, hálószakasz).
5. Rugalmasság: Teljes nyúlás
A feszültség{0}}alakulási görbe alatti terület a törés előtt elnyelt energiát jelenti.
Gr.50: Minimális nyúlás=21%.
Gr.60: Minimális nyúlás=18%.
Ez számszerűsíti a Gr.60 enyhén lecsökkent hajlékonyságát, ami egy kompromisszum a nagyobb szilárdságért.
Tervezési vonatkozások összefoglalása:
Használhatósági határállapot (elhajlások): Nincs különbség. Az eltérítések kiszámítása E=29,000 ksi-vel történik mindkét fokozatra. A tag mérete (I) a szabályozó tényező.
Erősségi határállapot (hozam): jelentős különbség. A megengedett feszültségek és tervezési szilárdságok (φ*Rn) a megfelelő Fy-értékek (50 vagy 60 ksi) felhasználásával kerülnek kiszámításra. Ez közvetlenül befolyásolja a tagok kiválasztását a tervezési táblázatokból.
Műanyag kialakítás és szeizmikus teljesítmény: A görbe alakja számít. A garantált A992 Fy/Fu max (0,85) előnyösebbé teszi műanyag csuklópántok kialakításához. Az A572 esetében a Gr.50 jellemzően hosszabb hozamú platója előnyben részesíthető a Gr.60-al szemben a szeizmikus rendszerek kritikus képlékeny részletezéséhez, hacsak a Gr.60 súlymegtakarítás nem meggyőző.
Stabilitási szempontok: A kihajlásra hajlamos karcsú tagok (oszlopok, oldalirányban nem támasztott gerendák) esetén a Gr.60 magasabb Fy-ja kétélű kard lehet. Miközben növeli a squash terhelést (Po=Fy * Ag), növeli a feszültséget is, amelynél a rugalmas kihajlás következik be. Az oszlopos görbe képletek ezt figyelembe veszik, és a haszon nem mindig lineáris. Egy karcsú oszlop kisebb kapacitásnövekedést tapasztalhat Gr.50-ről Gr.60-ra, mint egy kompakt gerenda hajlításában.
Táblázat: Feszültség{0}}alakváltozási görbe jellemzői és tervezési hatás
| Jellegzetes | A572 Gr.50 | A572 Gr.60 | Elsődleges tervezési hatás |
|---|---|---|---|
| Modulus (E) | 29.000 ksi | 29.000 ksi | Egyik sem. Az elhajlás azonos ugyanazon a szakaszon. |
| Hozampont (Fy) | 50 ksi | 60 ksi | Elsődleges meghajtó. 20%-kal nagyobb tervezési szilárdság a folyás/hajlítás/nyírás terén. |
| Hozamfennsík | Hosszabb (magasabb Fu/Fy) | Rövidebb (alacsonyabb Fu/Fy) | Befolyásolja a műanyag csuklópánt elfordulási képességét; Gr.50 képlékenyebb. |
| Szakítószilárdság (Fu) | 65 ksi | 75 ksi | Közvetlenül befolyásolja a csatlakozás szakadási szilárdságát. |
| Hajlékonyság (nyúlás) | 21% min | 18% min | A Gr.50 nagyobb képlékeny alakváltozási képességgel rendelkezik. |
Összefoglalva, míg a merevség (E) azonos, a Gr.50 és Gr.60 feszültség-nyúlási görbéi különböző történeteket mesélnek el a szilárdságról és a hajlékonyságról. A tervezőnek az alapján kell kiválasztania a minőséget, hogy a prioritás a maximális szilárdsági hatásfok (Gr.60) vagy a maximális rugalmasság és egy szélesebb műanyag plató (Gr.50), azzal a tudattal, hogy ez a választás nem befolyásolja a használhatósági alakváltozásokat.