Proprietățile mecanice ale grinzilor A572 Gr.50 și Gr.60 H- sunt expresia cuantificabilă a designului lor metalurgic, formând baza ne-negociabilă pentru toate calculele de inginerie structurală. Aceste proprietăți, așa cum sunt stipulate în ASTM A572 și aplicate formelor conform ASTM A6, diferă nu doar în mărime, ci și în implicațiile lor asupra comportamentului structural. Următorul tabel oferă o comparație cuprinzătoare pentru grinzile H- (notă: pentru forme, proprietățile sunt constante indiferent de grosime, o simplificare semnificativă pentru proiectanți).
Tabelul 2: Cerințe privind proprietățile mecanice pentru grinzile H- (ASTM A572)
| Proprietate mecanică | A572 nota 50 | A572 nota 60 | Influență directă asupra designului și aplicării fasciculului H- |
|---|---|---|---|
| Limita de curgere (Fy), min | 50 ksi (345 MPa) | 60 ksi (415 MPa) | Proprietatea definitorie pentru dimensionarea membrului. Aceasta este tensiunea la care grinda H-începe să se deformeze permanent. Fy cu 20% mai mare de Gr.60 permite proiectanților să utilizeze tensiuni admisibile corespunzător mai mari în calculele de îndoire, forfecare și sarcini axiale. Acest lucru permite direct selectarea secțiunilor mai ușoare și mai subțiri pentru aceeași sarcină sau asigură o capacitate de încărcare mai mare pentru o anumită dimensiune a secțiunii. Este motorul principal pentru utilizarea Gr.60 în aplicații cu greutate-sensibile, cum ar fi creșteri mari-și intervale lungi. |
| Rezistența la tracțiune (Fu), min | 65 ksi (450 MPa) | 75 ksi (520 MPa) | Tensiunea maximă pe care o poate suporta fasciculul H- înainte de gât și fractură. Raportul Fu/Fy este critic: ~1,30 pentru Gr.50 și ~1,25 pentru Gr.60. Acest raport reprezintă „capacitatea de rezervă” sau ductilitatea dincolo de randamentul inițial. Un raport mai mare (ca în Gr.50) este deosebit de benefic pentru proiectarea seismică, deoarece indică o capacitate mai mare de formare a balamalei plastice și de disipare a energiei fără rupere. Fu este, de asemenea, utilizat direct în calcularea capacităților de conectare (de exemplu, ruptura prin forfecare a blocului, tensiunea secțiunii nete). |
| Alungire în 2 in. (50 mm), min | 21% | 18% | O măsură directă a ductilității-capacității materialului de a suferi deformare plastică înainte de rupere. Reducerea de 3% pentru Gr.60 este o consecință directă a compoziției sale de rezistență mai mare. În practică, aceasta înseamnă că grinzile Gr.50 H-au o capacitate marginală mai mare de deformare inelastică, pe care inginerii o pot lua în considerare în detalierea conexiunii și analiza modului de defecțiune. Ambele valori reprezintă un comportament ductil, dar Gr.50 este mai îngăduitor. |
| Cerință pentru testul de îndoire | Trebuie să se îndoaie la 180 de grade în jurul unui știft fără să se crape în exteriorul porțiunii îndoite. Diametrul bolțului este specificat în funcție de grad și grosime. | Aceeași cerință, deși diametrul știftului poate fi puțin mai mare pentru aceeași grosime datorită rezistenței mai mari. | Verifică soliditatea și formabilitatea materialului, asigurându-se că grinda H-poate rezista la operațiuni de fabricație, cum ar fi cambrarea la rece și că nu prezintă imperfecțiuni majore. Este un test de asigurare a calității, nu un calcul de proiectare. |
Proprietăți implicite suplimentare:
Modulul de elasticitate (E): Aproximativ 29.000 ksi (200 GPa) pentru ambele grade. Această proprietate, care definește rigiditatea în domeniul elastic, este identică pentru toate oțelurile structurale. Prin urmare, o grindă A572 Gr.50 W12x30 și o grindă Gr.60 W12x30 vor prezenta o deformare elastică identică sub aceeași sarcină de serviciu. Avantajul lui Gr.60 constă în capacitatea sa de a transporta mai multă sarcină înainte de a ceda, nu în a fi mai rigid.
Raportul lui Poisson: de obicei 0,3 pentru ambele.
Densitate: 490 lb/ft³ (7850 kg/m³) pentru ambele.
Influența asupra practicii de proiectare:
Aceste diferențe de proprietate sunt codificate în manualele de proiectare. De exemplu, Manualul de construcție din oțel AISC oferă seturi separate de tabele de proiectare (pentru capacitățile grinzilor, rezistența stâlpilor etc.) pentru „oțel 50 ksi” și „oțel 60 ksi”. Un inginer care proiectează o grindă de podea pentru un spital ar putea alege o secțiune A572 Gr.50 pentru ductilitatea dovedită și ușurința de fabricare. În schimb, un inginer care proiectează coloanele pentru etajele superioare ale unei clădiri de 40 de etaje ar selecta probabil secțiunile A572 Gr.60 pentru a minimiza dimensiunea și greutatea, reducând astfel încărcătura pe tot ce este dedesubt și maximizând suprafața de podea închiriabilă.
În plus, proprietățile mecanice ghidează proiectarea conexiunii. Rezistența minimă la întindere specificată (Fu) este utilizată direct în formulele pentru:
Rezistența la rupere la forfecare bloc:=0.6Fu * Anv + Ubs * Fu * Ant Mai puțin sau egal cu 0,6Fy * Agv + Ubs * Fu * Ant
Rezistența la rupere la tracțiune:=Fu * Ae
Rezistența lagărului șurubului:=2.4 * d * t * Fu (pentru găuri standard)
Astfel, alegerea între Gr.50 și Gr.60 pentru grinzile H-permite fiecare aspect al designului structural, de la selecția inițială a elementelor și greutatea totală a clădirii până la calculele detaliate ale fiecărei conexiuni prin șuruburi sau sudate. Proprietățile nu sunt doar numere de pe un certificat; acestea sunt intrările fundamentale care determină modul în care un cadru de oțel se va comporta sub sarcină.