novembre 29, 2021

ASTM A1085: Une Mise à jour d’une Spécification de matériau Classique

ASTM A500 est la spécification de matériau préférée aux États-Unis pour les sections structurelles creuses en acier au carbone soudées à froid (HSS) depuis la fin des années 1970.En avril 2013, une nouvelle spécification de matériau, ASTM A1085, a été publiée pour les tubes en acier utilisés dans des applications structurelles.

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Le développement de l’A1085 a duré environ six ans et a été dirigé par le comité de marketing HSS de l’American Institute of Steel Construction (AISC). L’objectif du Comité, qui comprenait également des producteurs de SSH, était d’améliorer l’efficacité et la performance des membres du SSH dans trois domaines principaux: la conception des matériaux, la conception sismique et la conception des ponts.

Traditionnellement, la norme ASTM A500 permettait une tolérance d’épaisseur de paroi de -10% de la valeur spécifiée. Par conséquent, les fabricants ont produit des tubes d’une épaisseur nominale jusqu’à 10% inférieure à l’épaisseur nominale requise par la norme. Cette réduction du matériau a conduit à des recommandations formulées conjointement par AISC et l’Institut des tubes d’acier (STI), conduisant à des dispositions (Spécification AISC 2010 pour les bâtiments en acier de construction ANSI / AISC 360-10, section B4.2) exigeant une réduction de l’épaisseur nominale de tous les éléments HSS de 7% pour tous les calculs de section HSS. En comparaison, A1085 resserre la tolérance d’épaisseur de paroi à -5% et ajoute une nouvelle tolérance de masse de -3,5%. Ces restrictions plus strictes alignent mieux les tolérances HSS avec les autres éléments structurels et éliminent la nécessité du facteur 0,93 dans les calculs. De toute évidence, ces améliorations se traduisent par des conceptions plus efficaces lors de l’utilisation du SSH.

Les concepteurs savent que l’A500 comprend quatre nuances d’acier distinctes pour différentes formes de profilés HSS, chacune ayant des résistances à la traction et à la traction différentes. A1085 simplifie grandement ces valeurs pour le concepteur. La spécification a une nuance et une limite d’élasticité (de 50 ksi) pour toutes les formes HSS. Cette valeur représente une augmentation par rapport à la catégorie A500 B, offrant une autre économie potentielle.

Le pliage d’une plaque d’acier plate en forme carrée ou rectangulaire nécessite une attention particulière au rayon des coins. Une courbure trop serrée peut entraîner une fissuration, qui souvent n’est pas visible jusqu’à ce qu’une soudure soit réalisée le long du coin de l’élément et soit soumise à une chaleur extrême. A500 répertorie un rayon d’angle maximal mais ne limite pas la courbure de rayon minimale, tandis que A1085 spécifie à la fois un minimum et un maximum pour les raisons énumérées ci-dessus. Pour un matériau inférieur à 0.4 pouces d’épaisseur, le rayon de coin est autorisé à être compris entre 1,6 t et 3,0t. Pour les matériaux de plus de 0,4 pouce d’épaisseur, la limite inférieure du rayon de coin est de 1,8 t. La plupart des fabricants nationaux produisent des tubes avec un rayon de coin de 2t, il y aura donc peu de différence dans la face plane réalisable d’un tube.

Une application courante des éléments HSS est dans un cadre contreventé pour résister à la charge sismique. Les sections HSS sont souvent utilisées comme élément de contreventement en raison de leur efficacité à supporter des charges de tension et de compression. Cette efficacité a un prix lors de la conception d’un bâtiment avec un facteur de résistance (R) supérieur à 3. Les dispositions sismiques de l’AISC 360 exigent qu’un ingénieur se concentre sur la capacité réelle d’un élément afin de contrôler le mécanisme de défaillance du système de résistance à la force latérale. Pour réaliser la capacité réelle d’une entretoise en acier, un concepteur doit multiplier la limite d’élasticité spécifiée par un facteur de résistance excessive (Ry) pour tenir compte de la résistance excessive inhérente aux éléments en acier. Ry pour A500 est de 1,4, tandis que Ry pour A992 est de 1,1. De toute évidence, la plus grande Ry entraîne une augmentation de près de 30% de la force dont le concepteur doit tenir compte. Le Ry élevé pour A500 est dû à la grande variabilité de la limite d’élasticité acceptable des tubes. A1085 spécifie une limite supérieure sur la limite d’élasticité de 70 ksi. Avec le temps, cette limite supérieure conduira logiquement à une meilleure prévisibilité de la résistance du matériau, à un facteur Ry plus faible et à des conceptions sismiques plus économiques utilisant des éléments HSS.

Historiquement, les éléments HSS n’ont pas été utilisés fréquemment dans les ponts pour piétons et véhicules, mais la demande d’utiliser ces formes architecturales agréables dans les structures de transport a augmenté. Selon l’American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), une ténacité à la rupture suffisante est une exigence pour les principaux membres du pont. En conséquence, A1085 inclut une exigence d’essai d’encoche en V Charpy de 25 pi-lb à 40 ° F. Cela correspond à une zone de température AASHTO 2, qui est applicable dans la majorité des États-Unis. Si des exigences plus strictes doivent être satisfaites, A1085 comporte un supplément qui peut être spécifié. Par conséquent, A1085 permet l’utilisation de formes HSS dans le domaine du transport en répondant aux exigences d’AASHTO.

A1085 est déjà une option pour les concepteurs lors de la sélection d’un matériau à utiliser pour la conception dans les progiciels. STI a été en contact avec la plupart des grandes sociétés de logiciels de conception pour mieux les éduquer sur les subtilités et les avantages des nouvelles spécifications. RISA, SCIA Engineer, RAM Structural System et RAM Elements incluront tous les nouveaux matériaux et propriétés de section dans leurs mises à jour à paraître prochainement, avec d’autres progiciels à suivre. L’AISC a interrogé les fabricants nationaux sur la production d’A1085 et les résultats de cette enquête sont disponibles sur le site Web de l’AISC (www.aisc.org/hss ) ainsi que les propriétés des sections et les tables de chargement des colonnes pour A1085. De plus, les propriétés de la nouvelle section sont également disponibles sur le site Web de STI (www.steeltubeinstitute.org / hss / tech-brochures), et toute question sur A1085 peut être soumise dans la section Contact pour recevoir une réponse des consultants techniques de STI.▪

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