november 29, 2021

ASTM A1085: een Update naar een klassieke materiaalspecificatie

ASTM A500 is sinds de late jaren 1970 de voorkeursspecificatie in de Verenigde Staten voor koudgevormde, gelaste koolstofstaal holle structurele secties (HSS). in April 2013 werd een nieuwe materiaalspecificatie, ASTM A1085, vrijgegeven voor stalen buizen gebruikt in structurele toepassingen.

0114-in-1

de ontwikkeling van A1085 nam ongeveer zes jaar in beslag en werd geleid door het HSS Marketing Committee van het American Institute of Steel Construction (AISC). Het doel van het Comité, dat ook HSS-producenten omvatte, was de efficiëntie en prestaties van de HSS-leden op drie belangrijke gebieden te verbeteren: materiaalontwerp, seismische ontwerp en brugontwerp.

traditioneel stond ASTM A500 een wanddiktetolerantie van -10% van de gespecificeerde waarde toe. Daarom hebben fabrikanten buizen geproduceerd met een ontwerpdikte die tot 10% lager ligt dan de nominale dikte die volgens de norm vereist is. Deze materiaalvermindering heeft geleid tot aanbevelingen die gezamenlijk zijn gedaan tussen AISC en het Steel Tube Institute (STI), wat heeft geleid tot bepalingen (AISC 2010 Specification for Structural Steel Buildings ANSI/AISC 360-10, sectie B4.2) die een vermindering van de nominale dikte van alle HSS-leden met 7% voor alle HSS-sectieberekeningen vereisen. Ter vergelijking, a1085 verstevigt de wanddiktetolerantie tot -5% en voegt een nieuwe massatolerantie van -3,5% toe. Deze strengere beperkingen stemmen HSS-toleranties beter af met andere structurele leden en elimineren de noodzaak voor de 0,93 factor in berekeningen. Uiteraard resulteren deze verbeteringen in efficiëntere ontwerpen bij het gebruik van HSS.Ontwerpers zijn zich ervan bewust dat A500 vier verschillende staalsoorten omvat voor verschillende HSS-sectievormen, elk met verschillende vloeigrens en treksterkten. A1085 vereenvoudigt deze waarden voor de ontwerper aanzienlijk. De specificatie heeft één rang en één vloeigrens (van 50 ksi) voor alle HSS-vormen. Deze waarde vertegenwoordigt een stijging van meer dan A500 Grade B, het aanbieden van een andere potentiële besparingen.

het buigen van een platte plaat van staal in een vierkante of rechthoekige vorm vereist zorgvuldige aandacht voor de straal van de hoeken. Te strak van een bocht kan leiden tot scheuren, die vaak niet zichtbaar totdat een Las wordt gemaakt langs de hoek van het lid en wordt blootgesteld aan extreme hitte. A500 geeft een maximale hoekradius, maar beperkt de minimale radius bocht niet, terwijl A1085 zowel een minimum als een maximum specificeert om de hierboven genoemde redenen. Voor materiaal dat kleiner is dan 0.4-inch dik, is de hoekradius toegestaan om tussen 1.6 t en 3.0 t. voor materiaal groter dan 0.4-inch dik, is de ondergrens van de hoekradius 1,8 t. de meeste binnenlandse fabrikanten produceren buizen met een hoekradius van 2t, zodat er weinig verschil in de werkbare platte gezicht van een buis.

een veel voorkomende toepassing van HSS-leden bevindt zich in een verkort frame om seismische belasting te weerstaan. HSS-secties worden vaak gebruikt als het verkwikkende element vanwege hun efficiëntie bij het dragen van zowel spanning als compressie belastingen. Deze efficiëntie heeft een prijs gekregen bij het ontwerpen van een gebouw met een weerstandsfactor (R) groter dan 3. De seismische voorzieningen van AISC 360 vereisen dat een ingenieur zich concentreert op de werkelijke capaciteit van een lid om het faalmechanisme van het laterale krachtweersturingssysteem te controleren. Om de werkelijke capaciteit van een stalen brace te realiseren, moet een ontwerper de opgegeven vloeigrens vermenigvuldigen met een overstrength factor (Ry) om rekening te houden met inherente overstrength in stalen leden. Ry voor A500 is 1.4, terwijl Ry voor A992 is 1.1. Het is duidelijk dat de grotere Ry resulteert in een bijna 30% toename van de kracht die de ontwerper moet verantwoorden. De hoge Ry voor A500 is te wijten aan de hoge variabiliteit in aanvaardbare opbrengststerkte van buizen. A1085 specificeert een bovengrens op de vloeigrens van 70 ksi. Na verloop van tijd zal deze bovengrens logischerwijs leiden tot een betere voorspelbaarheid van de materiaalsterkte, een lagere Ry-factor en meer economische seismische ontwerpen met behulp van HSS-leden.

historisch gezien zijn HSS-leden niet vaak gebruikt in voetgangers-en voertuigbruggen, maar de vraag om deze architectonisch aantrekkelijke vormen in transportstructuren te gebruiken is toegenomen. Volgens de American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) is voldoende breukvastheid een vereiste voor primaire brugleden. Bijgevolg bevat A1085 een Charpy V-notch test vereiste van 25 ft-lb bij 40 ° F. Dit komt overeen met een AASHTO temperatuur Zone 2, die van toepassing is in het merendeel van de Verenigde Staten. Als aan strengere eisen moet worden voldaan, draagt A1085 een supplement dat kan worden gespecificeerd. Vandaar, staat A1085 voor het gebruik van HSS vormen in het transportgebied toe door aan de vereisten van AASHTO te voldoen.

A1085 is al een optie voor ontwerpers bij het selecteren van een materiaal om te gebruiken voor ontwerp in softwarepakketten. STI heeft contact gehad met de meeste grote ontwerp software bedrijven om hen beter te informeren over de fijne kneepjes en voordelen van nieuwe specificatie. RISA, Scia Engineer, Ram Structural System en RAM elementen zullen allemaal het nieuwe materiaal en sectie eigenschappen in hun updates te worden uitgebracht in de nabije toekomst, met andere software pakketten te volgen. AISC heeft binnenlandse fabrikanten ondervraagd over de a1085-productie en de resultaten van die enquête zijn beschikbaar op de AISC-website (www.aisc.org/hss) samen met sectie Eigenschappen en kolom Laden tabellen voor A1085. Verder zijn de nieuwe sectie eigenschappen ook beschikbaar op de website van STI (www.staaltubeninstituut.org / HSS / tech-brochures), en alle vragen over A1085 kunnen worden ingediend in de sectie Contact te worden beantwoord door STI ‘ s technische Consultants.▪

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.