E-Modul, Streckgrenze und Dichte Referenztabelle.
Die Tabelle listet die vier Eigenschaften, die die anderen BeamMetric-Rechner verwenden: Elastizitätsmodul E für Steifigkeit, Streckgrenze für den Beginn dauerhafter Verformung, Schubmodul G für Torsion und Dichte für das Eigengewicht. Werte für sieben gebräuchliche Baustoffe sind angegeben.
Beide aufgeführten Stähle haben E = 200.000 MPa und eine Dichte von 7.850 kg/m³, aber A992 fließt bei 345 MPa gegenüber 250 MPa für A36 – ein Festigkeitsvorteil von 38 % ohne Steifigkeitszunahme. Edelstahl 304 liegt mit E = 193.000 MPa und einer niedrigeren Streckgrenze von 215 MPa daneben.
Aluminium 6061 (E = 69.000 MPa, 2.700 kg/m³) hat etwa ein Drittel der Steifigkeit und Dichte von Stahl, während Titan Gr5 eine Streckgrenze von 880 MPa mit 4.510 kg/m³ kombiniert. Die beiden Holzarten, Douglasie und Südkiefer, umrahmen E = 12.400–13.800 MPa bei Dichten von ca. 530–590 kg/m³.
Die Steifigkeit ist identisch – beide haben E = 200.000 MPa – aber A992 fließt bei 345 MPa, A36 bei 250 MPa: 38 % Festigkeitsvorteil bei gleicher Dichte. Ein Balken, der von A36 auf A992 umgestellt wird, widersteht mehr Last vor dem Fließen, biegt sich aber genauso durch.
Sie beantworten unterschiedliche Fragen. E bestimmt Durchbiegung und Knicken, was bei langen Spannweiten oft maßgebend ist; die Streckgrenze bestimmt die Dauerverformung. Titan Gr5 fließt bei 880 MPa – zweieinhalb Mal so viel wie A992 – doch sein E von 114.000 MPa ist nur knapp mehr als die Hälfte von Stahl, sodass er unter gleicher Last weit mehr durchbiegt.
Bemerkenswerterweise liegen die Metalle nahezu gleichauf: E geteilt durch Dichte ergibt etwa 25,5 für Stahl (200.000/7.850), 25,6 für 6061-Aluminium und 25,3 für Titan Gr5 in übereinstimmenden Einheiten. Leichtmetalle gewinnen beim absoluten Gewicht, nicht bei der spezifischen Steifigkeit – selbst Douglasie erreicht etwa 23,4.
Torsion und Schubverformung hängen von G, nicht von E ab, und das Verhältnis unterscheidet sich je nach Werkstoff: Das G von Stahl mit 79.300 MPa beträgt etwa 40 % seines E, während das 810 MPa der Douglasie kaum 6,5 % ihres E ist – Holz ist in der Torsion unverhältnismäßig weich.