Sprieguma-deformācijas līkne ir materiāla mehāniskās uzvedības pamata grafiskais attēlojums, un tās galvenajām iezīmēm ir tieša un dziļa ietekme uz H-siju elementu dizainu.
.
1. Elastības modulis (E): stinguma konstante
Vērtība: gan A572 50. klasei, gan 60. klasei elastības modulis būtībā ir identisks: E ≈ 29 000 ksi (200 GPa). Šī ir dzelzs kristāliskā režģa īpašība, un to būtiski neietekmē mērens sakausējuma vai stiprības līmenis.
Konstrukcijas nozīme: tas nozīmē, ka noteiktai H-sijas daļai (piem., W18x35) būs tieši tāda pati elastīgā stingrība un izliece ekspluatācijas slodzēs neatkarīgi no tā, vai tā ir izgatavota no Gr.50 vai Gr.60 tērauda. Pakāpes izvēle nepadara siju "stingrāku". Lielākas stiprības priekšrocība ir tā spēja izturēt lielāku slodzipirms tampiekāpšanās, nevis samazināt novirzes ekspluatācijas apstākļos. Izlieces kontroli nosaka sekcijas inerces moments (I) un E, kas ir nemainīgs.
2. Izneses stiprums (Fy): Plastmasas deformācijas sākums
Gr.50: Ienesīgums sākas ar 50 ksi spriegumu.
Gr.60: Ienesīgums sākas pie 60 ksi sprieguma.
Sekas: šis par 20% augstākais stresa slieksnis ir galvenais ekonomiskais ieguvums. Sijai liecē tā plastiskā momenta jauda (Mp=Fy * Z) ir tieši proporcionāla Fy. Tāpēc Gr.60 sijai ir par 20% lielāka galīgā lieces izturība nekā tai pašai sekcijai Gr.50. Tas nodrošina vai nu mazāku, vieglāku sekciju ar tādu pašu nepieciešamo izturību, vai arī lielāku kravnesību.
3. Ražas plato un deformācijas sacietēšana
Abām šķirām ir izteikts ražības plato – plastiskas deformācijas apgabals ar gandrīz nemainīgu spriegumu pēc sākotnējās ražības. Tas ir ļoti svarīgi elastīgai uzvedībai un stresa pārdalei.
Plato garums: šī plato garumu ietekmē ienesīguma -pret- stiepes izturības attiecība (Fy/Fu). A572 Gr.50 ar parasto Fu/Fy attiecību ~1,30, parasti ir garāks, stabilāks plato nekā Gr.60, kura attiecība ir ~1,25. Tas ir smalks, bet svarīgs seismiskās konstrukcijas punkts, kur nepieciešama plaša plastiskā deformācija.
4. Stiepes izturība (Fu) un kaklums
Pēc ražas plato materiāls tiek pakļauts deformācijas sacietēšanai (spriegums palielinās līdz ar deformāciju), līdz tas sasniedz maksimālo stiepes izturību (Fu).
Gr.50: Fu ir lielāks vai vienāds ar 65 ksi.
Gr.60: Fu ir lielāks vai vienāds ar 75 ksi.
Gr.60 augstāko Fu izmanto tieši savienojuma projektēšanas aprēķinos (piem., bloka bīde, tīkla sekcijas plīsums).
5. Lokanība: kopējais pagarinājums
Laukums zem sprieguma{0}}deformācijas līknes atspoguļo enerģiju, kas absorbēta pirms lūzuma.
Gr.50: minimālais pagarinājums=21%.
Gr.60: minimālais pagarinājums=18%.
Tas nosaka Gr.60 nedaudz samazināto elastību, kas ir kompromiss-par tā lielāku izturību.
Dizaina seku kopsavilkums:
Izmantojamības robežstāvoklis (izlieces): nav atšķirību. Izlieces tiek aprēķinātas, izmantojot E=29,000 ksi abām pakāpēm. Dalībnieka izmērs (I) ir kontrolējošais faktors.
Stiprības robežstāvoklis (raža): būtiska atšķirība. Pieļaujamos spriegumus un projektētās stiprības (φ*Rn) aprēķina, izmantojot attiecīgās Fy vērtības (50 vai 60 ksi). Tas tieši ietekmē dalībnieku atlasi no dizaina tabulām.
Plastmasas dizains un seismiskā veiktspēja: līknes formai ir nozīme. Garantētais Fy/Fu max A992 (0,85) padara to vēlamāku plastmasas eņģu veidošanai. A572 gadījumā Gr.50 parasti garākas ražības plato var tikt dota priekšroka salīdzinājumā ar Gr.60 kritiskām kaļamām detaļām seismiskās sistēmās, ja vien Gr.60 svara ietaupījums nav pārliecinošs.
Stabilitātes apsvērumi: slaidiem elementiem, kas ir jutīgi pret izliekšanos (kolonnas, sāniski neatbalstītas sijas), Gr.60 augstākais Fy var būt abpusgriezīgs zobens. Lai gan tas palielina skvoša slodzi (Po=Fy * Ag), tas arī palielina spriegumu, pie kura rodas elastīga izliekšanās. Kolonnu līknes formulas to ņem vērā, un ieguvums ne vienmēr ir lineārs. Slaidai kolonnai var būt mazāks kapacitātes pieaugums no 50 gr. līdz 60 gr. nekā kompaktai siju liekšanai.
Tabula: Stress{0}}Deformācijas līknes raksturojums un konstrukcijas ietekme
| Raksturīgs | A572 Gr.50 | A572 Gr.60 | Primārā dizaina ietekme |
|---|---|---|---|
| Modulis (E) | 29 000 ksi | 29 000 ksi | Nav. Izliece identiska tai pašai sekcijai. |
| Ienesīguma punkts (Fy) | 50 ksi | 60 ksi | Primārais virzītājspēks{0}}% lielāka konstrukcijas izturība pielaides/lieces/bīdes jomā. |
| Ražas plato | Ilgāks (augstāks Fu/Fy) | Īsāks (zemāks Fu/Fy) | Ietekmē plastmasas eņģes griešanās spēju; Gr.50 elastīgāks. |
| Stiepes izturība (Fu) | 65 ksi | 75 ksi | Tieši ietekmē savienojuma pārrāvuma stiprību. |
| Elastīgums (pagarinājums) | 21% min | 18% min | Gr.50 ir lielāka plastiskas deformācijas spēja. |
Noslēgumā jāsaka, ka, lai gan stingrība (E) ir identiska, sprieguma{0}}deformācijas līknes Gr.50 un Gr.60 stāsta par atšķirīgu stāstu par izturību un elastību. Projektētājam ir jāizvēlas klase, pamatojoties uz to, vai prioritāte ir maksimālā stiprības efektivitāte (Gr.60) vai maksimālā elastība un plašāks plastmasas plato (Gr.50), saprotot, ka šī izvēle neietekmē izmantojamības novirzes.