R: Las propiedades mecánicas son la máxima expresión de las diferencias químicas y de procesamiento entre estos grados. Están rigurosamente definidos en ASTM A572 y forman la base para todos los cálculos de diseño estructural. La siguiente tabla proporciona una comparación completa para materiales de hasta 4 pulgadas (100 mm) de espesor, que cubre la mayoría de las aplicaciones de vigas H-.
| Propiedad mecánica | ASTM A572 Grado 50 | ASTM A572 Grado 60 | Implicaciones de ingeniería |
|---|---|---|---|
| Límite elástico (Fy), mín. | 50 ksi (345 MPa) | 60 ksi (415 MPa) | Esta es la propiedad definitoria. El límite elástico es la tensión a la que el material comienza a deformarse plásticamente (permanentemente). El grado de 60 ksi permite a los diseñadores utilizar aproximadamente un 20 % más de tensión permitida en los cálculos de carga de flexión, corte y axial. Esto se traduce directamente en áreas de sección transversal requeridas-más pequeñas para la misma carga, o mayor capacidad de carga para el mismo tamaño de miembro. |
| Resistencia a la tracción (Fu), mín. | 65 ksi (450 MPa) | 75 ksi (520 MPa) | La resistencia a la tracción es la tensión máxima que el material puede soportar mientras se estira antes de estrecharse y fracturarse. La relación Fu/Fy es importante: ~1,30 para Gr50, ~1,25 para Gr60. Esta relación indica la fuerza de "reserva" más allá del rendimiento antes de la falla. Una relación más alta (como en Gr50) puede ser beneficiosa para el diseño sísmico donde la ductilidad y la absorción de energía son críticas, ya que permite una mayor deformación plástica. |
| Alargamiento en 2 pulgadas (50 mm), mín. | 21% | 18% | Medido en una prueba de tracción estándar, el alargamiento es un indicador clave de la ductilidad-la capacidad del material para deformarse plásticamente antes de fracturarse. La reducción del 3% para el Grado 60 es una consecuencia directa de su mayor resistencia. Significa una capacidad marginalmente menor de deformación inelástica, que los ingenieros deben tener en cuenta al detallar las conexiones y considerar los modos de falla. No implica fragilidad; El 18% sigue siendo un material dúctil. |
| Propiedades de flexión | Excelente. Los requisitos de la prueba de flexión garantizan que el material se pueda doblar en frío hasta un radio específico sin agrietarse. | Muy bien. Se aplican pruebas de flexión similares, pero la ductilidad ligeramente menor puede requerir radios de flexión ligeramente mayores para curvaturas muy pronunciadas en talleres de fabricación, aunque esto rara vez es un problema para las conexiones de vigas H- estándar. | |
| Módulo de elasticidad (E) | ~29.000 ksi (200 GPa) | ~29.000 ksi (200 GPa) | Sin alterar. Esta propiedad fundamental, que define la rigidez (tensión/deformación en la región elástica), es idéntica para todos los aceros estructurales. Una viga Gr60 de las mismas dimensiones que una viga Gr50 se deformará la misma cantidad bajo la misma carga,hasta alcanzar el límite elástico. El beneficio de Gr60 es que alcanza su límite elástico más alto con una deflexión menor. |
| Dureza de muesca | No especificado en la base A572. Se puede suministrar para requisitos suplementarios (p. ej., S5, Charpy V-Notch) si es necesario para servicio de baja-temperatura. | Igual que el grado 50. | Para aplicaciones de construcción estándar en climas normales, no es obligatorio realizar pruebas de impacto. Para puentes, estructuras expuestas o regiones frías, los compradores deben especificar explícitamente requisitos de tenacidad suplementarios (por ejemplo, CVN a 40 grados F o 0 grados F), que el laminador cumplirá mediante química y laminación controladas. |
Este perfil mecánico delinea claramente la elección: Grado 50 para un equilibrio y ductilidad óptimos, Grado 60 para una máxima eficiencia de resistencia. El manual del diseñador (por ejemplo, el Manual de construcción de acero AISC) proporciona diferentes tablas de diseño para cada grado, que reflejan estos valores distintos de Fy y Fu.