קשיחות חריצים היא עמידות של חומר בפני שבר שביר בנוכחות פגם, סדק או אי רציפות גיאומטרית חדה, במיוחד בשיעורי מתח גבוה (השפעה) או בטמפרטורות נמוכות. בעוד שמפרט ASTM A572 הבסיסי אינו מחייב בדיקת קשיחות חריצה, הוא מאפיין קריטי עבור קורות H- ביישומים רבים, המופעל באמצעות דרישות משלימות.
1. קשיחות חומר הבסיס (לא מצוין):
הן A572 Gr.50 והן Gr.60, במצב הסטנדרטי שלהם "כמו-מגולגל", שואבות קשיחות אינהרנטית טובה ממבנה המיקרו הדק-שלהן המושג באמצעות מיקרוניזג וגלגול מבוקר. עם זאת, ללא בדיקה מוגדרת, אין ערך ספיגת אנרגיה מינימלי מובטח. הפחמן הגבוה במקצת והמיקרו-מבנה הגס יותר ב-Gr.60 יכול לגרום לקשיחות חריגה נמוכה במעט בהשוואה ל-Gr.50, כל השאר שווה. זו אחת הסיבות ש-Gr.50 מועדף לעתים קרובות עבור חיבורים מאופקים מאוד באזורים סייסמיים.
2. הפעלת קשיחות חריצה: דרישה משלימה S5
כדי להבטיח רמה מסוימת של קשיחות, על הרוכש לציין "ASTM A572 דרגה XX עם דרישה משלימה S5." זה דורש בדיקת השפעה של Charpy V-Notch (CVN).
מפרט: בהזמנה יש לציין את טמפרטורת הבדיקה ומינימום אנרגיה נספגת. (למשל, "S5, Charpy V-Notch, 20 ft-lb min ב-40 מעלות F").
טמפרטורות בדיקה נפוצות: 70 מעלות F, 40 מעלות F, 0 מעלות F, -20 מעלות F, -40 מעלות F.
ערכי אנרגיה נפוצים: 15, 20, 25, 40 ft-lbs.
3. מתי נדרשת בדיקת CVN עבור H-Beams?
זה מוכתב על ידי קוד הבנייה השולט וסביבת השירות של המבנה:
בניית גשרים (AASHTO LRFD): כמעט תמיד נדרשת. טמפרטורת הבדיקה מבוססת על אזור טמפרטורת השירות המינימלי של הפרויקט ועובי החומר.
מבני בניין (AISC 360, AISC 341): נדרש כאשר "טמפרטורת השירות הצפויה הנמוכה ביותר" מתחת לסף מוגדר (למשל, 40 מעלות פרנהייט או 0 מעלות פרנהייט) והחבר נתון למתח מתיחה מעומסים ראשוניים. זה חל לעתים קרובות על:
חלקי מתח לחוצים מאוד במסגרות מסוימות.
איברים בעובי העולה על 1.5 אינץ' במבנים החשופים לאקלים קר.
מערכות התנגדות- של כוח סייסמי (SFRS) באזורים סיסמיים בינוניים וגבוהים, לפי AISC 341, שיש לו דרישות קשיחות מחמירות כדי להבטיח התנהגות רקיעה במהלך רעידת אדמה.
מבנים תעשייתיים כבדים: עבור קורות מסלול מנוף הנתונות להעמסה דינמית/פגיעה.
מבנים של אזורים בים או קרים: היכן ששירות טמפרטורה-נמוכה הוא נתון.
4. אמצעים מתכתיים להשגת קשיחות בקורות A572 H-:
כדי לעמוד בדרישות S5, המפעלים מתאמים את השיטות שלהם:
בקרת כימיה הדוקה יותר: הפחתה נוספת של גופרית וזרחן.
חידוד גרגרים משופר: אופטימיזציה של TMCR כדי לייצר גודל גרגירי פריט עדין עוד יותר.
מנרמל (אם צוין): בעוד ש-A572 הוא בדרך כלל -מגולגל, חומר מנורמל (מחומם ומקורר) יכול להציע קשיחות אחידה ומשופרת יותר באמצעות עידון גרגרים, במיוחד עבור חלקים עבים יותר.
טבלה: מדריך ליישום קשיחות חריץ עבור A572 H-קורות
| תרחיש יישום | כנראה דרישה | מפרט טיפוסי | נימוק |
|---|---|---|---|
| בניין מסחרי באקלים ממוזג | לרוב לא נדרש | בסיס A572 בלבד | טמפרטורות השירות מתונות, הלחצים מתונים. |
| מתחזקים ב-גבוהה, שיקגו | ככל הנראה נדרש (סיסמי, מתח) | A572 Gr.50, S5: 20 רגל -lb @ 40 מעלות F | ציוד סיסמי AISC 341 וטמפרטורות חורף נמוכות. |
| הקורה הראשית לגשר המהיר, מישיגן | דָרוּשׁ | A572 Gr.50, S5: 25 רגל -lb @ 0 מעלות F (לכל AASHTO) | טמפרטורת שירות נמוכה, טעינת תנועה דינמית. |
| קרן מסלול מנוף כבד | דָרוּשׁ | A572 Gr.60, S5: 20 רגל -lb @ 70 מעלות F | סיכון לעומס פגיעה ותחילת סדקי עייפות. |
5. השלכות על ייצור:
לחומר שסופק לדרישת S5 יש קשיחות מאומתת. זה לא משנה את הליכי הריתוך אבל מספק ביטחון שהמתכת הבסיסית וה-HAZ שלה יכולים לעמוד בריכוזי מתח ועומסים דינמיים ללא שבר שביר. עבור יישומים קריטיים, הקשיחות של אזור החום- חשובה כמו קשיחות המתכת הבסיסית, הנשלטת על ידי נהלי ריתוך נכונים.
לסיכום, בעוד שלקורות A572 H-יש קשיחות אינהרנטית טובה, קשיחות חריץ מוגדרת ומאומתת באמצעות בדיקת CVN היא דרישת בטיחות שאינה-ניתנת למשא ומתן עבור מבנים החשופים לקור, פגיעה, כוחות סיסמיים או עייפות מחזורית. על המעצב להעריך את תנאי השירות והקודים המנהלים כדי לקבוע אם, ובאיזו רמה, יש להפעיל את דרישה משלימה S5.