Novembre 29, 2021

ASTM A1085: Un Aggiornamento di un Materiale Classico Specifica

ASTM A500 è stato il preferito per la specifica dei materiali, negli Stati Uniti, a freddo, saldati, di acciaio al carbonio hollow sezioni strutturali (HSS) in quanto alla fine del 1970. Nel mese di aprile del 2013, una nuova specifica del materiale, ASTM A1085, è stato rilasciato per tubi in acciaio utilizzati in applicazioni strutturali.

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Lo sviluppo di A1085 ha richiesto circa sei anni ed è stato guidato dal comitato di marketing HSS dell’American Institute of Steel Construction (AISC). L’obiettivo del Comitato, che comprendeva anche i produttori di HSS, era quello di migliorare l’efficienza e le prestazioni dei membri HSS in tre aree principali: materiale, progettazione sismica e progettazione di ponti.

Tradizionalmente, ASTM A500 ha permesso una tolleranza di spessore della parete di -10% del valore specificato. Pertanto, i produttori hanno prodotto tubi con uno spessore di progettazione fino al 10% inferiore allo spessore nominale richiesto dalla norma. Questa riduzione del materiale ha portato a raccomandazioni formulate congiuntamente tra AISC e Steel Tube Institute (STI), portando a disposizioni (Specifiche AISC 2010 per edifici in acciaio strutturale ANSI/AISC 360-10, Sezione B4.2) che richiedono una riduzione dello spessore nominale di tutti i membri HSS del 7% per tutti i calcoli della sezione HSS. In confronto, A1085 stringe la tolleranza dello spessore della parete a -5% e aggiunge una nuova tolleranza di massa di -3,5%. Queste restrizioni più severe allineano meglio le tolleranze HSS con altri elementi strutturali ed eliminano la necessità del fattore 0,93 nei calcoli. Ovviamente, questi miglioramenti si traducono in progetti più efficienti quando si utilizza HSS.

I progettisti sono consapevoli A500 comprende quattro distinti gradi di acciaio per diverse forme di sezione HSS, ciascuno con diverse rese e resistenze alla trazione. A1085 semplifica enormemente questi valori per il progettista. La specifica ha un grado e un carico di snervamento (di 50 ksi) per tutte le forme HSS. Questo valore rappresenta un aumento rispetto a A500 Grado B, offrendo un altro potenziale di risparmio.

Piegare una piastra piana di acciaio in una forma quadrata o rettangolare richiede un’attenzione particolare al raggio degli angoli. Troppo stretto di una curva potrebbe portare a fessurazioni, che spesso non è visibile fino a quando una saldatura è fatta lungo l’angolo del membro ed è sottoposto a calore estremo. A500 elenca un raggio d’angolo massimo ma non limita la curvatura del raggio minimo, mentre A1085 specifica sia un minimo che un massimo per i motivi sopra elencati. Per materiale inferiore a 0.4 pollici di spessore, il raggio d’angolo è consentito di essere tra 1,6 t e 3,0 t. Per materiale superiore a 0,4 pollici di spessore, il limite inferiore del raggio d’angolo è 1,8 t. La maggior parte dei produttori nazionali producono tubi con un raggio d’angolo di 2t quindi ci sarà poca differenza nella faccia piatta

Un’applicazione comune dei membri di HSS è in una struttura rinforzata per resistere al carico sismico. Le sezioni HSS sono spesso utilizzate come elemento di rinforzo a causa della loro efficienza nel trasporto di carichi sia di tensione che di compressione. Questa efficienza ha avuto un prezzo quando si progetta un edificio con un fattore di resistenza (R) superiore a 3. Le disposizioni sismiche di AISC 360 richiedono un ingegnere di concentrarsi sulla capacità effettiva di un membro al fine di controllare il meccanismo di guasto del sistema di resistenza alla forza laterale. Per realizzare la capacità effettiva di un tutore in acciaio, un progettista deve moltiplicare il carico di snervamento specificato per un fattore di sovraresistenza (Ry) per tenere conto della sovraresistenza intrinseca nei membri in acciaio. Ry per A500 è 1.4, mentre Ry per A992 è 1.1. Chiaramente, il più grande Ry si traduce in un aumento di quasi il 30% della forza che il progettista deve tenere conto. L’alto Ry per A500 è dovuto l’alta variabilità nel carico di snervamento accettabile dei tubi. A1085 specifica un limite superiore sul carico di snervamento di 70 ksi. Nel tempo, questo limite limite superiore porterà logicamente a una migliore prevedibilità della resistenza del materiale, un fattore Ry inferiore e progetti sismici più economici che utilizzano membri HSS.

Storicamente, i membri HSS non sono stati usati frequentemente nei ponti pedonali e veicolari, ma la domanda di utilizzare queste forme architettonicamente piacevoli nelle strutture di trasporto è aumentata. Secondo l’American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), una sufficiente tenacità alla frattura è un requisito per i membri primari del ponte. Di conseguenza, A1085 include un requisito di test Charpy V-notch di 25 ft-lb a 40 ° F. Ciò corrisponde a una zona di temperatura AASHTO 2, che è applicabile in tutta la maggior parte degli Stati Uniti. Se i requisiti più rigorosi devono essere soddisfatti, A1085 porta un supplemento che può essere specificato. Quindi, A1085 tiene conto l’uso delle forme di HSS nel campo del trasporto soddisfacendo le richieste di AASHTO.

A1085 è già un’opzione per i progettisti quando scelgono un materiale da utilizzare per la progettazione nei pacchetti software. STI è stata in contatto con la maggior parte delle principali società di software di progettazione per istruirle meglio sulle complessità e sui vantaggi delle nuove specifiche. RISA, SCIA Engineer, RAM Structural System e RAM Elements includeranno tutti i nuovi materiali e le proprietà della sezione nei loro aggiornamenti che saranno rilasciati nel prossimo futuro, con altri pacchetti software a seguire. AISC ha intervistato i produttori nazionali sulla produzione di A1085 e i risultati di tale indagine sono disponibili sul sito web AISC (www.aisc.org/hss) insieme alle proprietà delle sezioni e alle tabelle di carico delle colonne per A1085. Inoltre, le nuove proprietà sezione sono disponibili anche sul sito web di STI (www.steeltubeinstitute.org / hss / tech-brochure), e tutte le domande su A1085 possono essere presentate nella sezione Contatti a cui i Consulenti tecnici di STI possono rispondere.▪

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