29 listopada, 2021

ASTM A1085: Aktualizacja do klasycznej specyfikacji materiału

ASTM A500 jest preferowaną specyfikacją materiału w Stanach Zjednoczonych dla formowanych na zimno, spawanych pustych profili konstrukcyjnych ze stali węglowej (HSS) od końca lat 70. XX wieku.w kwietniu 2013 r. wydano nową specyfikację materiału, ASTM A1085, dla rur stalowych stosowanych w zastosowaniach konstrukcyjnych.

0114-in-1

prace nad A1085 trwały około sześciu lat i były prowadzone przez Komitet marketingowy HSS Amerykańskiego Instytutu konstrukcji stalowych (AISC). Celem Komitetu, w skład którego wchodzili również producenci HSS, była poprawa wydajności i wydajności członków HSS w trzech głównych obszarach: materiałowym, sejsmicznym i mostowym.

tradycyjnie ASTM A500 dopuszczał tolerancję grubości ścianki wynoszącą -10% określonej wartości. W związku z tym producenci wyprodukowali rury o grubości konstrukcyjnej do 10% mniejszej niż grubość nominalna wymagana przez normę. Ta redukcja materiału doprowadziła do zaleceń wydanych wspólnie przez AISC i Steel Tube Institute (Sti), co doprowadziło do przepisów (AISC 2010 Specification for Structural Steel Buildings ANSI/AISC 360-10, sekcja B4.2) wymagających zmniejszenia grubości nominalnej wszystkich elementów HSS o 7% dla wszystkich obliczeń sekcji HSS. Dla porównania, A1085 zaostrza tolerancję grubości ścianki do -5% i dodaje nową tolerancję masy do -3,5%. Te zaostrzone ograniczenia lepiej wyrównują tolerancje HSS z innymi elementami konstrukcyjnymi i eliminują potrzebę stosowania współczynnika 0,93 w obliczeniach. Oczywiście te ulepszenia skutkują bardziej wydajnymi projektami przy użyciu HSS.

projektanci są świadomi, że A500 zawiera cztery różne gatunki stali dla różnych kształtów sekcji HSS, z których każdy ma inną wydajność i wytrzymałość na rozciąganie. A1085 znacznie upraszcza te wartości dla projektanta. Specyfikacja ma jedną klasę i jedną granicę plastyczności (50 ksi) dla wszystkich kształtów HSS. Wartość ta oznacza wzrost w stosunku do klasy B A500, oferując kolejne potencjalne oszczędności.

gięcie płaskiej blachy stalowej w kształt kwadratu lub prostokąta wymaga szczególnej uwagi na Promień narożników. Zbyt ciasne wygięcie może prowadzić do pęknięć, które często nie są widoczne, dopóki spoina nie zostanie wykonana wzdłuż rogu pręta i nie zostanie poddana ekstremalnemu upałowi. A500 wymienia maksymalny promień narożnika, ale nie ogranicza minimalnego promienia zagięcia, podczas gdy A1085 określa zarówno minimum, jak i maksimum z powodów wymienionych powyżej. Dla materiału, który jest mniejszy niż 0.Grubość 4 cali, promień narożnika może wynosić od 1,6 t do 3,0 t. w przypadku materiału o grubości większej niż 0,4 cala dolna granica promienia narożnika wynosi 1,8 t. większość krajowych producentów produkuje rury o promieniu narożnika 2T, więc będzie niewielka różnica w wykonalnej płaskiej powierzchni rury.

powszechne zastosowanie prętów HSS jest w usztywnionej ramie, aby wytrzymać obciążenie sejsmiczne. Sekcje HSS są często wykorzystywane jako element usztywniający ze względu na ich wydajność w przenoszeniu obciążeń rozciągających i ściskających. Wydajność ta ma swoją cenę przy projektowaniu budynku o współczynniku rezystancji (R) większym niż 3. Postanowienia sejsmiczne AISC 360 wymagają od inżyniera skupienia się na rzeczywistej pojemności pręta w celu kontrolowania mechanizmu awarii systemu odpornego na siły boczne. Aby zrealizować rzeczywistą pojemność stalowego klamry, projektant musi pomnożyć określoną granicę plastyczności przez współczynnik nadprężności (Ry), aby uwzględnić nieodłączną nadprężność w elementach stalowych. Ry dla A500 wynosi 1,4, podczas gdy Ry dla A992 wynosi 1,1. Oczywiście większe Ry skutkuje prawie 30% wzrostem siły, którą musi uwzględnić projektant. Wysoki Ry dla A500 wynika z dużej zmienności dopuszczalnej granicy plastyczności rur. A1085 określa górną granicę granicy plastyczności 70 ksi. Z czasem ta górna granica będzie logicznie prowadzić do lepszej przewidywalności wytrzymałości materiału, niższego współczynnika Ry i bardziej ekonomicznych projektów sejsmicznych z wykorzystaniem elementów HSS.

historycznie elementy HSS nie były często używane w Mostach dla pieszych i pojazdów, ale popyt na wykorzystanie tych przyjemnych architektonicznie kształtów w konstrukcjach transportowych wzrósł. Według American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), wystarczająca wytrzymałość na pękanie jest wymogiem dla podstawowych członków mostu. W związku z tym A1085 zawiera wymóg testu Charpy ’ ego V-notch wynoszący 25 ft-lb przy 40°F. odpowiada to strefie temperatury AASHTO 2, która ma zastosowanie w większości Stanów Zjednoczonych. Jeśli muszą zostać spełnione bardziej rygorystyczne wymagania, A1085 zawiera suplement, który może zostać określony. Stąd A1085 pozwala na wykorzystanie kształtów HSS w dziedzinie transportu, spełniając wymagania AASHTO.

A1085 jest już opcją dla projektantów przy wyborze materiału do wykorzystania do projektowania w pakietach oprogramowania. STI ma kontakt z większością dużych firm projektowych, aby lepiej edukować je na temat zawiłości i zalet nowej specyfikacji. RISA, Scia Engineer, RAM Structural System i RAM Elements wszystkie będą zawierać nowy materiał i właściwości sekcji w swoich aktualizacjach, które zostaną wydane w najbliższej przyszłości, wraz z innymi pakietami oprogramowania. AISC przebadało krajowych producentów na produkcję A1085, a wyniki tego badania są dostępne na stronie internetowej AISC (www.aisc.org/hss) wraz z właściwościami sekcji i tabelami obciążenia kolumn dla A1085. Ponadto Nowa sekcja właściwości są również dostępne na stronie internetowej STI (www.steeltubeinstitute.org/hss/Tech-broszury), a wszelkie pytania dotyczące A1085 można zgłaszać w sekcji Kontakt, na którą udzielą odpowiedzi konsultanci techniczni STI.▪

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.