november 29, 2021

ASTM A1085: en uppdatering till en klassisk materialspecifikation

ASTM A500 har varit den föredragna materialspecifikationen i USA för kallformade, svetsade kolstål ihåliga strukturella sektioner (HSS) sedan slutet av 1970-talet. i April 2013 släpptes en ny materialspecifikation, ASTM a1085, för stålrör som används i strukturella applikationer.

0114-in-1

utvecklingen av A1085 tog ungefär sex år och leddes av American Institute of Steel Construction (AISC) HSS Marketing Committee. Målet för utskottet, som också inkluderade HSS-producenter, var att förbättra HSS-medlemmarnas effektivitet och prestanda inom tre huvudområden: material, seismisk design och brodesign.

traditionellt tillät ASTM A500 en väggtjocklekstolerans på -10% av det angivna värdet. Därför har tillverkare producerat rör med en Konstruktionstjocklek på upp till 10% mindre än den nominella tjockleken som krävs enligt standarden. Denna minskning av material ledde till rekommendationer som gjordes gemensamt mellan AISC och Steel Tube Institute (STI), vilket ledde till avsättningar (AISC 2010-specifikation för Konstruktionsstålbyggnader ANSI/AISC 360-10, avsnitt B4.2) som krävde en minskning av den nominella tjockleken för alla HSS-medlemmar med 7% för alla HSS-sektionsberäkningar. I jämförelse stramar a1085 väggtjocklekstoleransen till -5% och lägger till en ny masstolerans på -3,5%. Dessa strängare begränsningar anpassar bättre HSS-toleranser med andra strukturella element och eliminerar behovet av 0.93-faktorn i beräkningarna. Uppenbarligen resulterar dessa förbättringar i effektivare mönster när man använder HSS.

Designers are aware A500 innehåller fyra distinkta stålkvaliteter för olika HSS-sektionsformer, var och en har olika utbyte och draghållfasthet. A1085 förenklar dessa värden för designern. Specifikationen har en klass och en sträckgräns (på 50 ksi) för alla HSS-former. Detta värde representerar en ökning över A500 klass B, vilket ger ytterligare potentiella besparingar.

att böja en platt platta av stål till en kvadratisk eller rektangelform kräver noggrann uppmärksamhet åt hörnens radie. För hårt av en krök kan leda till sprickbildning, som ofta inte syns förrän en svets görs längs hörnet av elementet och utsätts för extrem värme. A500 anger en maximal hörnradie men begränsar inte den minsta radieböjningen, medan a1085 anger både ett minimum och ett maximum av de skäl som anges ovan. För material som är mindre än 0.4-tums tjock, är hörnradien tillåts vara mellan 1,6 t och 3,0 t. för material som är större än 0,4-tums tjock, är den nedre gränsen för hörnradien 1,8 t. de flesta inhemska tillverkare producerar rör med en hörnradie av 2t så det blir liten skillnad i den fungerande plan yta av ett rör.

en vanlig tillämpning av HSS-medlemmar är i en stagad ram för att motstå seismisk belastning. HSS-sektioner används ofta som stagelement på grund av deras effektivitet när det gäller att bära både spännings-och kompressionsbelastningar. Denna effektivitet har kommit till ett pris när man utformar en byggnad med en motståndsfaktor (R) större än 3. De seismiska bestämmelserna i AISC 360 kräver att en ingenjör fokuserar på den faktiska kapaciteten hos en medlem för att kontrollera felmekanismen för det laterala kraftmotståndssystemet. För att realisera den faktiska kapaciteten hos en stålstång måste en designer multiplicera den angivna sträckgränsen med en överstyrkefaktor (Ry) för att redogöra för inneboende överstyrka i stålelement. Ry för A500 är 1,4, medan Ry för A992 är 1,1. Klart, den större Ry resulterar i en nästan 30% ökning i kraft designern måste stå för. Den höga Ry för A500 beror på den höga variationen i acceptabel avkastningsstyrka hos rör. A1085 anger en övre gräns på sträckgränsen på 70 ksi. Med tiden kommer denna övre gräns logiskt att leda till bättre förutsägbarhet för materialstyrkan, en lägre Ry-faktor och mer ekonomiska seismiska mönster som använder HSS-medlemmar.

historiskt har HSS-medlemmar inte använts ofta i gång-och fordonsbroar, men efterfrågan på att utnyttja dessa arkitektoniskt tilltalande former i transportstrukturer har ökat. Enligt American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) är tillräcklig brottseghet ett krav för primära bromedlemmar. Följaktligen innehåller A1085 ett Charpy V-notch-testkrav på 25 ft-lb vid 40 kcal F. Detta motsvarar en AASHTO-temperaturzon 2, som är tillämplig i majoriteten av USA. Om strängare krav måste uppfyllas, har A1085 ett tillägg som kan specificeras. Därför tillåter A1085 användningen av HSS-former i transportfältet genom att uppfylla kraven i AASHTO.

A1085 är redan ett alternativ för designers när man väljer ett material som ska användas för design i mjukvarupaket. STI har varit i kontakt med de flesta stora designprogramvaruföretag för att bättre utbilda dem om invecklingarna och fördelarna med ny specifikation. RISA, SCIA Engineer, Ram Structural System och RAM Elements kommer alla att inkludera de nya material-och sektionsegenskaperna i sina uppdateringar som kommer att släppas inom en snar framtid, med andra mjukvarupaket att följa. AISC har undersökt inhemska tillverkare på a1085 produktion och resultaten av denna undersökning finns på AISC webbplats (www.aisc.org/hss) tillsammans med sektionsegenskaper och kolumnbelastningstabeller för A1085. Vidare finns de nya sektionsegenskaperna också tillgängliga på STI: s webbplats (www.stålrörsinstitutet.org / HSS / tech-broschyrer), och eventuella frågor om A1085 kan lämnas in i kontaktsektionen för att besvaras av STI: s tekniska konsulter.▪

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.