Крива напона{0}}деформације је основни графички приказ механичког понашања материјала, а њене кључне карактеристике имају директне и дубоке импликације на дизајн чланова Х-греда
.
1. Модул еластичности (Е): Константа крутости
Вредност: И за А572 Граде 50 и Граде 60, модул еластичности је у суштини идентичан: Е ≈ 29,000 кси (200 ГПа). Ово је својство кристалне решетке гвожђа и на њу не утиче значајно умерено легирање или ниво чврстоће.
Импликација на дизајн: Ово значи да ће дати пресек Х{0}}греде (нпр. В18к35) имати потпуно исту еластичну крутост и угиб под радним оптерећењима, без обзира да ли је направљен од челика Гр.50 или Гр.60. Избор разреда не чини греду „крућом“. Предност веће чврстоће лежи у њеној способности да носи веће оптерећењепрепопустљивост, а не у смањењу угиба под условима рада. Контрола скретања је регулисана моментом инерције пресека (И) и Е, који је константан.
2. Јачина течења (Фи): Почетак пластичне деформације
Гр.50: Принос почиње при напону од 50 кси.
Гр.60: Принос почиње при напону од 60 кси.
Импликације: Овај 20% виши праг стреса је основна економска корист. За греду при савијању, њен капацитет пластичног момента (Мп=Фи * З) је директно пропорционалан Фи. Према томе, греда Гр.60 има 20% већу граничну чврстоћу на савијање од истог пресека у Гр.50. Ово омогућава или мањи, лакши део за исту потребну чврстоћу или већу носивост.
3. Плато приноса и очвршћавање
Обе врсте показују јасан плато попуштања – област пластичне деформације при скоро константном напрезању након почетног попуштања. Ово је кључно за дуктилно понашање и прерасподелу напрезања.
Дужина платоа: На дужину овог платоа утиче однос притезања-према-односа затезне чврстоће (Фи/Фу). А572 Гр.50, са типичним Фу/Фи односом од ~1,30, генерално има дужи, стабилнији плато од Гр.60, који има однос од ~1,25. Ово је суптилна, али важна тачка за сеизмички дизајн, где је потребна велика пластична деформација.
4. Затезна чврстоћа (Фу) и врат
Након платоа попуштања, материјал се подвргава деформационом очвршћавању (напрезање расте са деформацијом) све док не достигне граничну затезну чврстоћу (Фу).
Гр.50: Фу Већа или једнака 65 кси.
Гр.60: Фу Већа или једнака 75 кси.
Већи Фу од Гр.60 се директно користи у прорачунима дизајна спојева (нпр. смицање блока, ломљење мрежног пресека).
5. Дуктилност: тотално издужење
Површина испод криве напона{0}}деформације представља енергију апсорбовану пре лома.
Гр.50: Минимално издужење=21%.
Гр.60: Минимално издужење=18%.
Ово квантификује благо смањену дуктилност Гр.60, што је компромис-за његову већу чврстоћу.
Резиме импликација дизајна:
Гранично стање употребљивости (прогиби): Нема разлике. Прогиби се израчунавају коришћењем Е=29,000 кси за оба нивоа. Величина члана (И) је контролни фактор.
Гранично стање снаге (попустљивост): велика разлика. Дозвољени напони и пројектоване чврстоће (φ*Рн) се израчунавају коришћењем одговарајућих Фи вредности (50 или 60 кси). Ово директно утиче на избор чланова из табела дизајна.
Пластични дизајн и сеизмичке перформансе: Облик кривине је битан. Гарантовани Фи/Фу мак од А992 (0,85) чини га пожељнијим за формирање пластичних шарки. За А572, типично дужи плато приноса Гр.50 може бити фаворизован у односу на Гр.60 за критичне дуктилне детаље у сеизмичким системима, осим ако је уштеда тежине Гр.60 убедљива.
Разматрања стабилности: За витке елементе који су подложни извијању (стубови, бочно неподржане греде), виши Фи од Гр.60 може бити мач са две оштрице-. Иако повећава оптерећење при скуасх-у (По=Фи * Аг), он такође повећава напон при којем долази до еластичног извијања. Формуле криве колоне објашњавају ово, а корист није увек линеарна. Танак стуб може имати мање повећање капацитета од Гр.50 до Гр.60 од компактне греде при савијању.
Табела: Карактеристике криве напрезања- и утицај на дизајн
| Карактеристично | А572 Гр.50 | А572 Гр.60 | Примарни утицај на дизајн |
|---|---|---|---|
| Модул (Е) | 29.000 кси | 29.000 кси | Ниједан. Прогиб идентичан за исти пресек. |
| Тачка приноса (Фи) | 50 кси | 60 кси | Примарни покретач. 20% већа пројектна чврстоћа при попуштању/савијању/смицању. |
| Ииелд Платеау | Дуже (већи Фу/Фи) | Краће (нижи Фу/Фи) | Утиче на капацитет ротације пластичних шарки; Гр.50 више дуктилни. |
| Затезна чврстоћа (Фу) | 65 кси | 75 кси | Директно утиче на јачину прекида везе. |
| Дуктилност (издужење) | 21% мин | 18% мин | Гр.50 има већи капацитет за пластичну деформацију. |
У закључку, док је крутост (Е) идентична, криве напона{0}}деформације Гр.50 и Гр.60 говоре различите приче о снази и дуктилности. Пројектант мора да одабере класу на основу тога да ли је приоритет максимална ефикасност чврстоће (Гр.60) или максимална дуктилност и шири пластични плато (Гр.50), с тим да овај избор не утиче на прогиб употребљивости.